Измерение с помощью инструментального микроскопа

МИНОБРНАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Лабораторная работа № 6

Измерение с помощью инструментального микроскопа

Методические указания

Тула 2011

Цель работы

Ознакомление с устройством микроскопа и методикой измерения линейных и угловых размеров.

2. Теоретическая часть

Инструментальный микроскоп применяется для измерения точ­ных линейных и угловых размеров. Очень удобно применять микро­скоп для измерения резьбового режущего и измерительного инстру­мента, плоских фасонных калибров, фрез, резцов, вырубных штам­пов, имеющих сложный профиль.

2.1. Оптическая схема микроскопа

Оптическая схема микроскопа представлена на рис. 1

Рис. 1. Оптическая схема микроскопа

1 – лампа; 2 – светофильтр; 3 – зеркало; 4 – конденсор; 5 – предметный столик;

6 – сменный объектив; 7 – призма; 8 – защитные стекла; 9 – лимб;10 – плоскость сетки;

11 – окуляр; 12 – угломерный окуляр; 13 – плоскость шкалы минут; 14 – угломерный

объектив; 15 – светофильтр; 16 – зеркало; 17 – диафрагма

Пучок лучей от лампы 1 проходит через зеленый свето­фильтр 2, диафрагму 17 и с помощью зеркала 3 и конден­сора 4 освещает измеряемое изделие, установленное на пред­метном столике 5.

Сменный объектив 6 через оборачивающую призму 7 и защитные стекла 8 проектирует изображение в плоскость сетки 10 окуляра 11.

Отсчетное угломерное устройство состоит из лимба 9 с гра­дусными делениями, объектива 14, проектирующего изображения штри­хов лимба в плоскость шкалы минут 13 окуляра 12. Лимб 9 через зе­леный светофильтр 15 освещают или лампочкой или через зеркало 16 рассеянным светом помещения.

2.2. Основные части микроскопа

Микроскоп состоит из следующих основных частей (рис. 2):

Рис. 2. Основные составные части микроскопа

1 – стол; 2 – основание; 3 – барабан продольной подачи; 4 – барабан поперечной подачи;

14 - тубус микроскопа; 17 – стойка

Стол 1 может перемещаться по основанию в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Перемещение осуществляется с помощью микрометрических винтов, несущих барабаны продольной подачи З и поперечной подачи 4. Цена деления на барабанах малых инструментальных микроскопов равна 0,01 мм, а на барабанах боль­ших инструментальных микроскопов - 0,005 мм.

Общий отсчет, характеризующий положение стола складывается из суммы отсчетов, снятых по гильзе микровинтa и по барабану винта. Цена деления на гильзе - 1 мм. Расход шкалы на гильзе - 25 мм.

В большом инструментальном микроскопе стол может перемещать­ся дополнительно в продольном направлении до 150 мм, а в попереч­ном - до 50 мм. Для увеличения перемещения отодвигают стол и меж­ду столом и упором микровинта вкладывают необходимые меры длины.

В малом микроскопе стол может перемещаться дополнительно в продольном направлении еще на 50 мм. Для увеличения перемещения отодвигают стол в правую сторону и между столом и упором основа­ния вкладывают необходимые концевые меры длины.

Тубус 14 микроскопа может перемещаться по стойке 17 с целью получения резкого изображения изделия, положенного на стекло сто­ла. Для того, чтобы переместить тубус следует открепить винт 13 и, вращая головку 16, переместить тубус в нужное положение и за­тем снова его закрепить.

В верхнюю часть тубуса вставлен окуляр 12, под которым распо­ложена сетка. В средней части сетки нанесены два перпендикулярных пунктирных штриха (рис. 3). Сетка размещается в корпусе 6 (рис. 2.) и может поворачиваться вокруг оптической оси тубуса на полный оборот с помощью головки 15. На периферии сетки нанесена угловая шкала, цена деления которой равна 1°.

Изображение градусной шкалы с помощью угломерного объектива микроскопа 11 проектируется на шка­лу, цена деления которой равна одной минуте. Суммарный отсчет, характеризующий угловое положение сетки, равен сумме отсчетов по шкале градусов и шкале минут.

Рис. 3. Рис. 4. Рис. 5.

На рис. 4 представлено поле зрения угломерного микроскопа при отсчете 12°12'. Освещается шкала с помощью зеркальца 10.

Увеличение микроскопа может быть изменено за счет смены объектива 7 и может принимать значение равное 10, 20 либо 30 для малого инструментального микроскопа.

2.3. Порядок измерения размеров с помощью микроскопа.

2.3.1. Измерение линейных размеров

1. Добиваемся отчетливого изображения штриховых линий сетки и ее угломерной шкалы, вращая диоптрийные кольца окуляров 11 и 12.

2. С помощью головки 15 поворачиваем сетку до получения нулевого отсчета на угломерной шкале (рис. 5).

3. Добиваемся отчетливого (резкого) изображения предмета, положенного на стол за счет перемещения тубуса головкой 16 (рис 2) при открепленном винте 13.

4. Располагаем предмет на столе так, чтобы грань предмета, ограничивающая измеряемый контур, была видна в окуляр 12. При этом на гильзе отсчета перемещений должно быть показание, обес­печивающее возможность перемещения стола с целью наведения пунктирной штриховой линии на вторую грань предмета. Устанав­ливать нулевое показание на гиль­зе не следует. Точного совпадения видимого кон­тура предмета с пунктирной линией сетки добиваемся за счет поворота сто­ла с помощью накатной головки 5.

5. Чтобы произвести измерение размера l1 (рис. 6) необходимо совместить поперечную пунктирную линию сетки со стороной ВС из­делия и сделать первый отсчет на барабане 3 и гильзе продольного перемещения. После этого стол еще два раза отводится в сторону с помощью барабана 3 и снова устанавливается в положение, при кото­ром поперечная линия сетки совместится со стороной ВС. При этом снимаются еще два показания и определяется средняя величина пока­заний по и трем отдельным показаниям.

Рис. 6. Схема измерения линейного размера

6. После снятия трех отсчетов по стороне ВС стол с изделием перемещается с помощью барабана продольной подачи и устанавлива­ется в положение, при котором поперечная линия сетки совместит­ся со стороной ДЕ. Снова снимаются три отсчета и находится их среднее значение. Искомый размер l1 определяется как раз­ность двух средних значений показаний в момент совмещения поперечной линии со сторонами ВС и ДE.

Аналогично измеряется размер l2.

2.3.2. Измерение углов

1. Установив предмет на стол, добиваемся того, чтобы в поле зрения микроскопа оказалась одна из сторон угла.

2. Поворачиваем сетку с помощью головки 15, а также переме­щаем стол в продольном или поперечном направлении, добиваясь того, чтобы любая половина пунктирных линий сетки совместилась со стороной угла.

3. Снимаем показание по угломерной шкале, а затем поворачи­ваем сетку на некоторый угол и снова совмещаем пунктирную линию с той же стороной. Совмещение пунктирной линии со стороной угла проделывается трижды. Показания по угловой шкале записываются в таблице отсчета, а затем уже находится средняя величина показаний.

4. Поворачиваем сетку, а при необходимости еще перемещаем и стол, добиваясь того, чтобы та же половина пунктирной линии совпала со второй стороной угла. Снова снимаем три отсчета, соответствующие моментам совмещения пунктирной линии со стороной угла и записываем их в таблицу отсчета.

Величина измеряемого угла равна разности средних значений показаний по обеим сторонам угла.

2.3.3. Измерение радиусов

Рис. 7. Схема измерения радиуса

Радиус окружности, ограничивающий предмет в данном сечении, определяется по уравнению

,

где a - половина длины хорды, стягивающей исследуемый сегмент;

h - высота сегмента.

Порядок измерения радиуса таков:

1. Устанавливаем нулевое показание на угломерной шкале;

2. Трижды совмещаем продольную пунктирную линию сетки с наи­высшей (или наоборот с самой нижней) точкой дуги, фиксируя вели­чины отсчетов на барабане и гильзе поперечного перемещения стола;

3. Находим среднее арифметическое трех отсчетов YM, a затем устанавливаем стол в положение, при котором показание по ба­рабану и гильзе YN будет отличаться от YM на величину h. Значение h лучше брать округленным (0,5 мм; 1,0 мм; 1,5 мм) для упрощения вычислений;

4. Продольным перемещением стола добиваемся того, чтобы точ­ка пересечения пунктирных линий сетки совпала последовательно с точкой дуги, находящейся на левом конце сегмента, а затем с точ­кой, находящейся на его правом конце. В каждом положении стола снимаются по три показания по барабану и гильзе продольного пере­мещения стола. Это дает возможность определить величину хорды 2a = ХL – ХK. Далее по вышеприведенной формуле определяем величину радиуса.

3. Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и укажите область применения инстру­ментального микроскопа.

2. Каким образом можно увеличить перемещение стола микроскопа в поперечном или продольном направлении?

3. Расскажите как измеряются линейные размеры, углы или радиусы окружности?

Кафедра ИМС Лаборатория линейных и угловых измерений

ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОСКОГО ФАСОННОГО КАЛИБРА С ПОМОЩЬЮ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МИКРОСКОПА ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ

Работа №6

Задание. Измерить на инструментальном микроскопе плоский фасонный калибр. Результаты измерений занести в таблицу.

Эскиз калибра (с буквенным обозначением измеряемых размеров)

1. Показания по продольному и поперечному винтам в момент совмещения риски перекрестия со стороной контура или в момент совмещения центра перекрестия с намеченной точкой контура.

Обозначение точки или линии Показания прибора	ВС	DE	BD	CE	M	N	К	L
по продольн. микровинту Х	1-е показан.	16,015	5,275					17,515	9,255
2-е показан.	16,010—— f^ef^	5,280	17,510	9,270
3-е показан.	16,020	5,285	17,505	9,270
Среднее	16,015	5,280	17,510	9,265
по попереч. микровинту Y	1-е показан.			22,015	14,215		7,135
2-е показан.	22,015	14,210	7,130
3-е показан.	22,010	14,215	7,140
Среднее	22,013	14,213	9,136	7,135

2. Показания по угловой шкале в моменты совмещения риски перекрестия со сторонами угла

Обозначение стороны угла Показания по угловой шкале	FG	Hl
1-е показание	271º15’	230º53’
2-е показание	271º12’	230º58’
3-е показание	271º11’	230º55’
Среднее	271º13’	230º55’

l1=XDE-XBC=16,015-5,280=10,735 мм

l2=YCE-YBD=22,013-14,213=7,8 мм

α= α FG - α Hl=271º13’-230º55’ =40º18’

h=Yм-Yн=9,136-7,136=2 мм

2a=XK-XL=17,510-9,265=8,245 мм

Дата

Подпись руководителя