Руководство по работе на универсальном измерительном микроскопе

Методы измерения

Измерение на универсальном измерительном микроскопе можно производить проекционным (теневым) методом и методом осевого сечения.

При измерении проекционным методом в проходящем свете изделие помещают на плоский стол или укрепляют в центрах на пути световых лучей, идущих из центрального осветителя. Если изделие не прозрачно, то, наблюдая в окуляр главного микроскопа, увидим в поле зрения теневое изображение изделия. Для визирования по краю тени в фокальной плоскости окуляра установлена сетка, состоящая из пунктирных линий (рис. 5).

При работе в отраженном свете изделие освещается сверху посредством осветителя (рис. 6), центральное освещение при этом выключают.

При измерении методом осевого сечения к изделию вплотную придвигают измерительные ножи с нанесенными на поверхности, параллельно лезвию ножа, тонкими рисками. Ножи определяют собой плоскость измерения (для тел вращения эта плоскость будет осевым сечением). При этом методе наводка пунктирных линий сетки производится не по теневому контуру изделия, а по риске и лезвию ножа.

Применение измерительных ножей требует специального осветительного приспособления 1 (рис. 7). В корпус этого приспособления вставлена полупрозрачная пластинка, благодаря которой часть лучей, идущих из осветительного устройства, проходит в объектив, а часть - отражается и освещает поверхность ножа с нанесенной риской, наблюдаемой в поле зрения микроскопа.

В процессе измерения в поперечном направлении перемещают микроскоп, а в продольном - стол с изделием. Для отсчета перемещения служат стеклянные миллиметровые шкалы: шкала продольной каретки и шкала - поперечной, а также отсчетные микроскопы со спиральными окулярными микрометрами.

Работа отдельных узлов прибора

Для достижения наибольшей точности измерений необходимо ознакомиться с особенностями устройства некоторых узлов прибора, научиться правильно производить наводку штрихов на измеряемое изделие, установку изображения на резкость и пользоваться спиральными окулярными микрометрами.

Установка диафрагмы.

Для установки диафрагмы служит регулировочное кольцо со шкалой, на которой обозначены диаметры диафрагмы в миллиметрах. Чтобы исключить ошибку мертвого хода, нужно устанавливать кольцо всегда против часовой стрелки.

При измерении плоских изделий на столе, как показали исследования, наивыгоднейшим диаметром диафрагмы будет 20-25 мм.

При измерении цилиндрических изделий нужно руководствоваться приведенной ниже таблицей и выбирать соответствующее значение диаметра диафрагмы, для гладких цилиндров - по наружному диаметру, для резьб - по среднему диаметру профиля.

Таблица наивыгоднейших диаметров диафрагмы в зависимости от диаметров изделий и углов профиля резьбы

Ни в коем случае нельзя пренебрегать этим обстоятельством, так как размер диафрагмы в значительной степени влияет на результат измерения. Как правило, при установке диафрагмы большей, чем указана в таблице, результат измерения получается меньше и, наоборот, при диафрагме меньшей, чем указана в таблице, результат измерения получается увеличенным. Поэтому при измерении цилиндрических изделий ограничиваться простой субъективной установкой освещения на глаз нельзя.

Пользование измерительными каретками

Измерительные каретки имеют тормозные винты: винт 6 (рис. 8) закрепляет продольную каретку 7, винт 8 - поперечную каретку 9. При отжатых винтах каретки могут быть легко передвинуты рукой вдоль своих направляющих 10 и 11. Это движение используется для предварительного, грубого подведения измеряемого участка изделия под микроскоп.

Точную наводку осуществляют микровинтами 12 (в продольном направлении) и 13 (в поперечном направлении) при зажатых винтах 6 и 8. Нужно следить, чтобы в начале работы микровинты точной наводки были установлены в среднем положении; на втулке микровинта среднее положение отмечено белым штрихом, а оба крайних положения - красными штрихами.

При работе на приборе ни в коем случае нельзя опираться руками на каретки.

Отсчеты по микроскопам со спиральными окулярными микрометрами

Микроскопы со спиральными окулярными микрометрами предназначены для отсчета линейных измерений в продольном и поперечном направлениях.

В поле зрения каждого микроскопа одновременно видны: два-три штриха миллиметровой шкалы (рис. 9), неподвижная шкала десятых долей миллиметра с делениями от 0 до 10, круговая шкала для отсчета сотых и тысячных долей миллиметра и двойные витки спирали.

Чтобы произвести отсчет, необходимо предварительно посредством маховичков подвести двойной виток спирали так, чтобы миллиметровый штрих, находящийся в зоне двойных витков, оказался точно посередине между линиями витка. Индексом для отсчета миллиметров служит нулевой штрих шкалы десятых долей миллиметра. На рис. 9 миллиметровый штрих «46» прошел нулевой штрих шкалы десятых долей миллиметра, а ближайший штрих «47» еще не дошел до нулевого штриха шкалы десятых долей миллиметра. Отсчет будет 46 миллиметров плюс отрезок от штриха «46» до нулевого штриха шкалы десятых долей миллиметра В этом отрезке число десятых долей миллиметра будет обозначено цифрой последнего пройденного штриха шкалы десятых долей «3».

Сотые и тысячные доли миллиметра отсчитываются по круговой шкале; индексом для отсчета по ней служит указатель шкалы десятых долей миллиметра. Цена деления круговой шкалы 0,001 мм. На рис. 9 штрих «62» прошел указатель и некоторую часть следующего деления шкалы. Эту часть деления определяем на глаз - она примерно равна 0,2 деления круговой шкалы. Итак, окончательный отсчет будет 46,3622 мм.

К прибору прилагаются аттестаты на шкалы продольной и поперечной кареток, дающие поправки на неточность делений шкал, которые вводятся при точных измерениях.

Отсчет по микроскопу штриховой окулярной головки

При измерении углов отсчет ведется по микроскопу штриховой окулярной головки. В поле зрения микроскопа видны одновременно два-три штриха градусной шкалы (рис. 10) и минутная шкала с делениями от 0 д о 60.

Индексом при отсчетах служит начальный штрих «0» минутной шкалы. Градусный штрих, находящийся в зоне шкалы, будет указывать число градусов.

Отсчет минут ведется справа налево от нуля минутной шкалы до штриха градусной шкалы.

На рис. 10 отсчет равен 121°34'. Деления минутной шкалы позволяют вести отсчет долей минуты на глаз с точностью до 0,3 минуты.

Установка штрихов головки по краю теневого изображения

Прежде чем приступить к ответственным измерениям, работающий на микроскопе должен научиться производить наводку пунктирных линий сетки окулярной головки на контур теневого изображения. Для этого необходимо тренироваться в установке штрихов и отсчетах по спиральному микроскопу. Тренировку можно производить по плиткам или гладким цилиндрическим калибрам.

На рис. 11 приведен пример неправильной наводки (а и б) и правильной наводки (в); жирными пунктирными линиями обозначены штрихи окулярной головки, а сплошными линиями (в виде прямоугольника) обозначен контур изделия.

Наводка пунктирной линии на край изображения изделия будет тогда правильной, когда половина толщины штриха наложится на теневое изображение, а другая половина будет выступать на светлом фоне, т.е. ось штриховой линии сетки совместится с краем теневого изображения.

Если производить наводку на контур теневого изображения, как показано на рис. 11а, то полученный результат измерения будет больше действительного размера, а при наводке штриховых линий, как показано на рис. 11б, результат будет меньше действительного размера. Ошибка при неправильной наводке может достигать значительной величины, так как толщина штрихов пунктирной линии сетки равна 9 мк (что соответствует на измеряемом изделии 3 мк).

Наводка штриховой линии по риске ножа должна производиться так, чтобы оси штриха и риски совпадали.

Фокусировка главного микроскопа

При измерении плоских изделий проекционным методом сначала подводят от руки один край изделия под микроскоп так, чтобы перекрылась часть круглого светового пятна на стекле стола. В поле зрения микроскопа будет видно изображение, в большинстве случаев нерезкое.

Освободив тормозной винт и вращая маховичок, производят предварительную, грубую фокусировку на изделие до получения приблизительно отчетливой картины. Окончательную, точную установку резкости изображения теневого контура достигают вращением накатанного кольца.

Резкость изображения резьбовых изделий достигается в основном так же, как и для гладких цилиндров. Однако, когда колонка центрального микроскопа установлена вертикально, нельзя одновременно отфокусировать микроскоп на обе грани зуба или впадины резьбы. Достигнуть этого можно наклоном колонки микроскопа посредством маховичка на средний угол подъема резьбы. Практически величину наклона колонки находят опытным путем, добиваясь резкого изображения обеих граней профиля зуба.

При измерении среднего диаметра резьбы, когда требуется перейти от одного контура к противоположному, нужно одновременно наклонить колонку в обратную сторону на тот же угол. Если измеряемая резьба нормирована и средний угол подъема ее известен, то наклон колонки можно установить маховичком по его шкале с ценой деления 15'.

Средний угол подъема резьбы можно приблизительно подсчитать по формуле:

где ω - искомый угол подъема в градусах;

S - шаг в миллиметрах;

d_ср- средний диаметр в миллиметрах.

При измерениях методом осевого сечения плоскость измерения определяется измерительными ножами, поэтому и фокусировать микроскоп следует на тонкую риску ножа; колонка микроскопа при этом должна стоять вертикально, указатель шкалы маховичка будет находиться на нуле.

Установка ножей

Прежде чем устанавливать ножи, на конец оправы объектива надевают осветительное приспособление 1 (рис. 7) и закрепляют его винтом 2 Диафрагму открывают полностью, т.е. ставят кольцо 3 на деление «30». Затем закрепляют измеряемое изделие, придвигают к нему возможно ближе опорные площадки 4 и закрепляют их винтами 5.

После этого помещают измерительный нож под ножедержатель 6 и, действуя двумя руками (одной отжимают ножедержатель, другой передвигают нож), подводят нож к изделию так, чтобы между контуром изделия и лезвием ножа был виден узкий параллельный просвет. Затем приводят их в полное соприкосновение по всей длине изделия; при этом не должно наблюдаться просвета.

На рис. 12 стрелками показано, как надо придвигать нож к изделию.

Ножами можно измерять только хорошо шлифованные или доведенные поверхности. Надо помнить, что наиболее ответственной частью ножа является его лезвие - малейшая зазубрина на нем может вызвать неплотное прилегание и тем самым дать погрешность в измерении.

Наибольшая опасность повредить ножи возникает при их установке, поэтому с самого начала нужно усвоить методику установки ножей.

Ни в коем случае нельзя перемещать уже придвинутый к изделию нож, а также поворачивать или перемещать изделие при придвинутых ножах.

Измерение длин проекционным (теневым) методом

Плоские изделия

Измеряемое изделие помещают на плоский стол 14 (рис. 8) так, чтобы его поверхности, между которыми должно быть измерено расстояние, приблизительно были ориентированы по тому или другому измерительному направлению (поперечному или продольному). После этого изделие зажимают струбцинками 15, которые крепятся в Т-образных пазах стола или планки 18. Перемещением продольной или поперечной каретки подводят одну из граней под микроскоп и фокусируют на резкость изображения.

Вращая один из винтов 16 (или одновременно оба, но в противоположные стороны) и точной подачей передвигая каретку, добиваются параллельности края теневого изображения и штриховой линии сетки, а затем совмещают их. При этом в угловом отсчетном микроскопе окулярной головки должен быть отсчет «0°» (или «90°», «180°», «270°»). Правильность установки изделия контролируют путем перемещения каретки на всю длину изделия и наблюдения в микроскоп за положением края изображения относительно штриховой линии.

При проверке правильности положения изделия лучше оставлять между штриховой линией и краем изображения небольшой просвет, изменение которого и наблюдать в микроскоп при движении каретки.

Закончив установку изделия, приступают к измерению. Для этого при помощи микровинта точной подачи каретки наводят микроскоп на один край теневого контура изделия и производят отсчет по соответствующему спиральному окулярному микрометру; полученный отсчет записывают. Затем передвигают каретку до появления в микроскопе второго края контура изделия. Микровинтом точной подачи совмещают ту же штриховую линию с краем теневого контура, снова производят отсчет по микроскопу и записывают его. Разность обоих отсчетов даст измеренную длину.

Гладкие цилиндрические изделия

Прежде чем установить измеряемое изделие, производят фокусировку на резкость изображения профилей центров, как указано в разделе «Фокусировка главного микроскопа». Затем ставят изделие в центр, устанавливают соответствующую диафрагму, как указано в разделе «Установка диафрагмы», и приступают к измерению диаметра цилиндра. Для этого перемещают сначала грубо (от руки) поперечную каретку с микроскопом, подводят горизонтальную штриховую линию сетки окулярной головки к одной стороне теневого изображения цилиндра, точной подачей поперечной каретки совмещают штриховую линию сетки с краем теневого изображения цилиндра, как указано в разделе «Фокусировка главного микроскопа», и производят отсчет по спиральному микрометру поперечного хода. Далее ту же штриховую линию сетки наводят на противоположный край теневого изображения цилиндра и снимают второй отсчет по спиральному микрометру. Разность отсчетов даст величину измеренного диаметра.

При измерении колонка микроскопа должна стоять вертикально и отсчет по угловому микроскопу окулярной головки должен быть «0°» (или «90°», «180°», «270°»). Длина цилиндра измеряется как длина плоских изделий.

Измерение углов проекционным (теневым) методом

Плоские изделия

Изделие помещают на стекло плоского стола. Путем перемещения продольной и поперечной кареток вводят в поле зрения микроскопа одну сторону измеряемого угла. Затем наводят какую-нибудь из штриховых линий на край изображения этой стороны угла и снимают отсчет в угловом отсчетном микроскопе. Далее маховичком поворачивают сетку окулярной головки и производят наводку на вторую сторону измеряемого угла. Снова снимают отсчет в угловом микроскопе. Разность двух отсчетов даст искомую величину угла.

При переводе штриховой линии с одной стороны угла на другую нужно следить за тем, чтобы не спутать эту линию с соседней.

Пример измерения среднего диаметра:

левая сторона профиля (спереди)

1) 65,2622 мм

2) 65,2623 «

3) 65,2626 «

195,7871 мм

Средняя величина из трех наблюдений равна 65,2624 мм.

Левая сторона профиля (сзади)

1) 31,3852 мм

2) 31,3846 «

3) 31,3852 «

94,1550 мм

Средняя величина из трех наблюдений равна 31,3850 мм. Разность отсчетов средних значений равна среднему диаметру по левой стороне 33,3774 мм.

Правая сторона профиля (спереди)

1) 65,2875 мм

2) 65,2868 «

3) 65,2868 «

195,8611 мм

Средняя величина из трех наблюдений равна 65,2870 мм.

Правая сторона профиля (сзади)

1) 31,3845 мм

2) 31,3858 «

3) 31,3846 «

94,1549 мм

Средняя величина из трех наблюдений равна 31,3850 мм. Разность отсчетов средних значений равна среднему диаметру по правой стороне 33,9020 мм.

Сумма средних диаметров, измеряемых по правой и левой сторонам, равна 67,7794 мм.

67,7794/2 равно действительному среднему диаметру 33,8897 мм.

Повторные измерения дали величину 33,8838 мм. Поэтому величина среднего диаметра резьбы в данном сечении будет:

33,8897 + 33,8838 = 67,7735: 2 = 33,8867 мм.

Далее калибр был повернут на 90°, и все измерения повторены. Средний диаметр, измеренный по второму диаметральному сечению, оказался равным 33,8886 мм.

Окончательное среднее значение среднего диаметра будет:

33,8867 + 33,8886 = 67,7753: 2 = 33,8876 мм.

Поиск по сайту: