万能工具显微镜的数显技术改造 工具显微镜技术指标

万能工具显微镜可以测量零件的长度、角度、螺纹等诸多几何量参数，是长度计量检测中使用较多的一种测试仪器，因此广泛应用于机械加工业的各类企业。但随着现代工业的发展以及科技的进步，传统的老式万工显已难以满足要求，因此很有必要对其进行技术改造。本文以常用的JX7型万能工具显微镜为例，介绍对万能工具显微镜的数显技术改造。

一、 数显系统的改型

根据用户多年在设备中应用光栅、磁栅以及球栅数显系统的经验，比较不同数显系统的特点并通过性能和精度检测，选择KG1型高精度光栅数显系统。该系统具有制造精度高、稳定性好、可靠性好以及安装简单、调试方便、对环境要求不高等优点，适合用于万工显的改造。

根据JX7型万工显的测量范围为纵坐标200mm、横坐标100mm，选用KG1型测量范围250mm和测量范围100mm两根光栅；选用配套的GS-2000型两轴数显表（最小分辨率为0.2μm），它具有传感器的接口，可与KG1型原装计量传感器进行配套。

二、数显系统的安装

由于加装数显系统必须在不影响仪器原有光学系统的前提下进行，所以采用图1所示安装方案：将250mm的长磁尺安装在纵向导轨的右侧（左侧是仪器原有的玻璃刻度尺），因安装位置所限右侧须加装一个支承块，用来固定光栅的右端；100mm的光栅安装在横向导轨的上访（图1B处）。按照说明书上的安装技术条件，分别将两个尺子安装基面调整到与纵、横向导轨运动方向（水平方向和垂直方向）平行，其平行度〈0.1mm（通常安装时都能方便地调整到0.05mm以内）。

三、数显系统的调试

纵坐标的调试：取下一起纵向导轨上的玻璃工作台，将一块200mm的3等量块两端分别研上10mm的量块附件，将其安装在纵向导轨刮研基面（见图1量块安置处），使其与光栅尺安装在同一直线上，以减少阿贝误差。再用安装在仪器横向滑架上的计量传感器测头与量块的一端接触，此时数显表开始计数，然后移动纵向导轨使传感器测头与量块的另一端接触，在接触的瞬间数显表停止计数并保持数据。数显表的显示值与量块的实际尺寸之差就是数显系统的差值。该差值若小于3μm则不必修正，若大于3μm时可根据差值的大小通过数显表的误差补偿系统进行线性补偿，可使误差小于规定的数值甚至接近于零。

以同样的方法用100mm的量块对横坐标进行调试，此不赘述。

四、数显系统的检定

根据万工显检定规程中的相关规定，需要检定读数装置的示值误差、读数装置的回程误差和示值误差。

（1） 读数装置的示值误差检定
对数显系统来说，读数装置的示值误差就是数显表的最小分辨率，即±0.5μm，无须检定。

（2）读数装置的示值误差的检定（相当于磁栅尺的重复性）
光栅尺读数装置就其构造和原理来说是没有回程误差的，当然这需要很高的工艺水平做保证。通过用0.1μm的电感测微仪反复测试，光栅尺读数装置的回程误差最大不超过0.5μm。

（3）示值误差的检定（相当于磁栅尺的准确性）
用检定极限误差不大于0.5μm的玻璃刻度尺作为标准，按照规程规定的条件方法对纵、横向分别进行检定；若没有玻璃刻度尺，可用万工显原有的刻度尺与光栅尺进行比较检定，并用仪器原有的示值误差进行修正，以确定光栅尺各被检点的实际误差，若有超差再用线性补偿系统进行补偿。

五、结语

通过用数显技术对万工显进行改造，极大地提升了原有仪器的档次，减轻了检验人员的劳动强度特别是保护检验人员的眼睛，同时避免了繁琐的计算，显著提高了测量效率和测量精度。

根据本文的方法用数显技术对万工显进行改造，简单易行，实用方便，成本低廉，效果良好，一般的企业都可以自行改造。  　　工具显微镜是一种多用途的光学机械式两坐标测量仪器，以影像法和轴切法按直角坐标与极坐标地测量各种零件。是利用显微系统进行瞄准、家位或读数的几何量测量工具。主要由基座、纵向滑板、横向滑板、主显微镜、立柱、顶针座、纵横读数显微镜、照明装置、工作台和分度台、分度头等附件组成。

　　由于工具显微镜精度高，仪器本身以有很多光学零件，所以要求环境清洁，没有振动，严格控制温度、湿度；另外仪器金属部分很容易生锈，光学零件容易发霉、生雾，光学零件表面的镀层容易划伤或脱落，所以，平时必须加强仪器的维护保养。
 

　　工具显微镜操作使用中的注意事项

　　1、注意目镜和物镜的调焦顺序不少人喜欢一开始测量就用物镜调焦，当调好物体焦距后再用目镜中的“米”字线去进行对准测量，如果此时觉得“米”字线不够清晰，就会对目镜进行调焦。

　　其实，这种次序是错误的，因为这样一来会造成前面被调焦后的被测物体的影像存在一定的虚影，正确的方法是先将目镜中的“米”字线调清晰，然后再对物体调焦，这样才能保证“米”字线和物体的像均是清晰的。

　　2、注意在测量前清除被测件表面的毛刺和磕痕被测件在加工、使用和运输过程中均可能产生一些毛刺和磕痕，这些缺陷可能不易被觉察，但在测量中容易引起万工显的对线错误或造成测量面不在同一焦平面上而形成一定的局部虚影，从而影响测量结果的准确性，所以一定要彻底清除这些表面毛刺和磕痕。

　　3、注意正确安装被测件万工显上被测件的安装形式一般有两种:

　　 1)平面测件的安放对于平面测件主要注意被测件的被测面应在同一焦平面上，否则容易形成局部虚影，对于被测面有倒角的零件，一般让倒角朝下否则容易引起调焦不清晰，造成测量不准。

　　 2)轴类测件的安装轴类测件一般依靠中心孔定位，这就要求安装前一定要清洗干净顶上尖孔，特别是要消除其中的泥沙和毛刺，否则会造成被测件的轴心线与仪器中心线不同轴，从而带来较大的测量误差。

　　这种情况在日常测量中经常会遇到，一般是在安装好后用仪器分划板中的“米”字线的水平线检查被测轴的外径的跳动误差，从而判断被测件是否安装好。

　　4、测量螺纹零件时注意万工显的立柱倾斜方向测量螺纹中径、牙形半角时为使影像清晰一般会将万工显的立柱向左或右倾斜一个螺旋角，且立柱的倾斜方向与被测件的螺旋方向要一致。

　　当螺旋角较大时，通过观察影像的清晰程度很容易就能判断立柱倾斜方向与工件螺旋方向是否一致，但当工件螺旋角小于1°时对影像的影响很小，肉眼难以判断，经常造成立柱倾斜方向与工件螺旋角方向相反，从而使测得的工件左右两边的牙形半角不一致，给工件的加工造成很大的困难。

　　所以在测量前一定要根据工件图纸资料中注明的螺旋方向来正确判断立柱的倾斜方向。