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〈3〉其它特殊形狀之塊規:
如圓柱形、三角形等視特殊物件量測之需求,而製造出其他形狀之塊規,特殊形之塊規多需訂作,價格較高。
1mm厚度基准之塊規
每盒之片數
每盒所含各種尺寸之片數
增量
112
(JIS)
1片
9片
49片
48片
4片
1.5mm
1.0005mm
1.001mm~1.009mm
1.01mm~1.49mm
1mm~24.5mm
25mm~1009mm
1.001mm
1.01mm
0.5mm
25mm
103
(DIN)
1.005mm
0.5mm~24.5mm
25mm~100mm
0.01mm
2mm厚度基准之塊規
(B.S)
2.0005mmmm
2.001mm~2.009mm
2.01mm~2.49mm
0.001mm
0.1mm
3.游標卡尺:
游標卡尺為工業界最重要基本量具之一,其具有量測外尺寸、內尺寸、深度及段差等四項量測功能。
游標卡尺之測量主要由游尺與本尺之差分原理來達成,其差分方式有單刻度差分與雙刻度差分兩種。
游標卡尺的原理
〈1〉公制游標卡尺原理:
游標卡尺原理是把本尺﹝n-1﹞刻度尺,在游尺分成n等分。
例如:
本尺49格﹝49㎜﹞在游尺分為50格,則本尺1格﹝=1㎜﹞與游尺1格﹝=49∕50㎜﹞差1∕50㎜。
當游尺向右移動0.02㎜時游尺的第1格刻度與本尺刻度對齊。
〈2〉長游標原理:
長游標的設計是為了方便尺寸之讀取。
其原理是將本尺﹝2n-1﹞)格的長在游尺分為n格。
本尺39㎜﹝39格﹞在游尺上分為20格,本尺2格=2㎜,游尺1格=39∕20=1.95㎜。
本尺2格長與游尺1格長之差為0.05㎜時,游尺第一格刻度線會與本尺刻線對齊。
游標卡尺之精度規程
游標卡尺之精度標準,分為1、2級,其中1級精度,一般可當作游標卡尺之驗收規格,2級精度,一般可當作游標卡尺之堪用標準,誤差超過2級精度一般稱作不堪用,應避免使用。
游標卡尺的量測誤差
游標卡尺的量測誤差一般可分為人為因素與量測具因素兩方面,人為因素如不當測量力、視差、不當測量方式、誤讀等。
量具因素如測爪磨耗、變形、刻度誤差、測爪厚度、阿貝誤差等等。
4.量錶:
量錶為精密量測上相當重要之量具,量錶配合使用於很多專用精密量測儀器,如真圓儀、表面粗度儀、輪廓儀、齒輪測量機、精密高度規、凸輪測量儀等,並可由多個量錶之組合,製作成專用量具,多點量測系統等。
此外量表亦廣泛應用於各種校正、機械調整、刀具調整等。
量錶是將側軸的直線位移或角位移做機械性的放大,並將放大的結果經由指針指示於有均等刻度的刻板上。
通常指針旋轉的範圍在一圈以上者稱為指示量錶或針盤量錶﹝dialindicator﹞,而在一圈以下者是指槓桿量錶﹝testindicator﹞,或指高精密的微動指示錶﹝microindicator﹞。
量錶的作用
〈1〉比較量測:
量錶的使用必須藉著某一基準﹝master﹞或塊規歸零,並使工件和基準的尺寸差,利用量錶指針指示出來。
〈2〉直接量測:
例如偏心量、平行度或階段高的量測。
量錶的種類
量錶之種類繁多,依測桿使用之方向區分為垂直式與槓桿式兩種,依其構造可分為機械式、電子式、光電式、氣壓式等四大類。
5.正弦裝置:
正弦桿與正弦台被用來設定一定之角度或量測角度,兩者原理相同,利用正弦原理設定所需角度。
正弦桿的原理
公稱長度L之正弦桿,塊規墊高H,則其設定之角度為:
sinθ=H∕L。
正弦桿又稱正弦規﹝sinebar﹞,其標稱尺寸係以兩滾子中心距離來表示,計有100㎜及200㎜二種。
測定面寬度原則上標稱尺寸100者為20㎜,200者為30㎜,正弦桿依其精密分為1級與2級,構造應合乎下列條件:
〈1〉本體上測定面真平度要好,並要與滾子平行。
〈2〉兩滾子應為同直徑,並有良好的真圓度與真直度。
〈3〉滾子中心距離要確知,滾子並應互相平行。
正弦台﹝sinetable﹞
正弦台是擴大正弦桿的測量面,可裝載重大的物件,供量測或加工。
其設定角度的道理和正弦桿相同。
使用方式
使用正弦桿設定角度
一般角度的設定
設正弦桿標稱尺寸為200mm,欲設定角度α=8˚,則墊高塊規的高度為E=200*sinα=200*0.1392=27.84mm
極小角度的設定
設定的角度很小時,必須使用二組不同高度的塊規來設定。
例如設定角度為α=1˚,若正弦桿的標稱尺寸為100mm,則
E=200*sinα=100*0.01745=1.745mm通常1.745mm無法以塊規組成。
故用二組塊規H=6.745=1.005+1.24+0.5+4(mm)則h=5(mm)
設的角度大於45˚時
正弦桿設定的角度若超過45˚,誤差會驟增,因此大角度的設定,可使正弦桿設定其余角(90˚-α)或(α'
-90˚)。
˙欲設定α=65˚,90˚-65˚=25˚,正弦桿之設定見圖
˙欲設定α=125˚,125˚-90˚=35˚,正弦桿之設定見圖
正弦桿角度設定後,可用圖所示之角板來固定。
若將角板旋轉90˚可得到圖所需要之角度。
使用正弦桿量測角度
1斜度的測量
在平板上,正弦桿設定正確的角度α,當量表在工件表面行走d的距離,量表讀數差為△α則△α=206*△χ/d上式△α的單位為秒,△χ為μm,d
為mm。
2錐度的測量
假設工件的錐角為α,正弦桿要設定其半錐角α/2,如圖所示,由量表的讀數差,可算出半錐角的誤差量△α1,(方法與斜度測量相同)。
工件轉動180˚,量表再測一次,由讀數差計算另一半錐角誤差△α2,則工件錐角的誤差△α等於二次測量半錐角誤差的和,△α=△α1+△α2。
正弦台(Sinetable)
正弦台是擴大正弦桿的測量面,可裝載重大的工件,供測量或加工。
如圖正弦台的圓桿有一方改為鉸鏈,以求安全。
另有一種復合型正弦台,可設定二度空間的復合角。
):
6.工具顯微鏡:
工具顯微鏡和投影儀相同之處是藉光學原裡,將工件的輪廓或表面影像放大,不同之處主要是工具顯微鏡藉目鏡觀察影像,而投影儀是將影像表現在投影幕。
它利用光學原理將工件放大成像經物鏡投射至目鏡,利用載物台之二軸線性位移量測系統,取得直角座標值以量取尺寸,配合旋轉置物台,目鏡之旋轉角度量測系統、目鏡標準網線,量取角度、形狀等。
量測功能
工具顯微鏡測量功能一般分為輪廓測量與表面測量兩種,量測時應注意工件對正之程序,簡單的方法為:
先以有尖點並可清楚對焦之物件或工件本身,夾置於置物台,將尖點對焦後,轉動手輪移動置物台,調整目鏡之刻線與尖點之軌跡重合,此時刻線即與軸向平行,再以刻線調整受測工件,對正好之後再進行測量,此點尤其在螺紋半牙角量測相當重要。
主要用途
工具顯微鏡在機械工廠,主要的用途如下:
〈1〉量測螺紋、牙形、峰角、節徑、螺距等。
〈2〉量測刀具、模具、夾具的角度或尺寸。
〈3〉檢查樣板、角度或曲線、尺寸等。
〈4〉檢查刀具磨耗情形及工具表面品質。
7.投影機:
投影機又稱輪廓投影儀,其原理與工具顯微鏡類似,它利用光學原理將工件放大數倍後,將工件之輪廓投射至投影幕,再配合標準線片作相關之比對測量,如螺紋、齒輪等,一般投影機均可作輪廓投影或表面投影,是一種非接觸的測量。
輪廓投影─用來檢查工件的外形、尺寸、角度。
表面投影─用來檢查工件表面品質、毛邊或印刷電路等。
投影機的型式
依投影的方式分為三種:
〈1〉向上型﹝桌上型﹞─載物台移動距離較短,投影幕直徑約300~400㎜,適用於小型工件的表面與輪廓檢驗。
〈2〉向下型﹝落地型﹞─影幕較大﹝約600㎜﹞呈60度傾斜,方便操作者從事影像描繪或與標準圖片比測。
由於載物台設計在影幕之上,不便於鏡頭及工件的裝卸。
〈3〉水平型─水平型投影機輪廓投影的光束呈水平照射,工件的重心不經過光軸,因此載物台的設計可長而堅固,可檢驗重型物件。
載物台也可以在水平面旋轉,以檢驗大型螺栓或滾齒刀等。
投影機之特點
〈1〉小型工件或複雜形狀之工件,可高倍率放大後實施量測。
〈2〉因是一種非接觸測量,對於軟性、脆性或彈簧等物質可不受測量力的影響。
〈3〉投影幕之影像,可供多人同時觀察,並可用描圖紙描繪或照像。
〈4〉微調載物台可安裝數位式電子測頭,測值易讀,量測迅速。
〈5〉操作簡易。
8.高度計
9.花崗石定盤
10.螺紋校正:
螺紋在機械方面之應用,主要在機件固定、動力傳達、位置調整和尺寸量測等四方面,其種類之區分:
〈1〉依旋向不同,可區分為右螺紋和左螺紋兩種。
〈2〉依螺紋位置不同,可區分為內螺紋與外螺紋兩種。
〈3〉依螺紋形狀之不同,可區分為V形螺紋、梯形螺紋、方形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋、圓形螺紋、其它特殊螺紋等。
〈4〉依制度不同,可區分為公制螺紋與英制螺紋兩種。
〈5〉依螺紋生成數不同,可區分為單線螺紋與多線螺紋兩種。
螺紋之各部名稱
〈1〉大徑﹝majordiameter﹞:
即螺紋之最大直徑,為螺紋之標稱直徑。
〈2〉節圓直徑﹝pitchdiameter﹞:
簡稱節徑,為牙槽與牙肉等距位置之直徑。
〈3〉小徑﹝minordiameter﹞:
即螺紋最小直徑。
〈4〉牙頂﹝crest﹞:
又稱牙峰,為提供大徑量測之圓柱面。
〈5〉牙底﹝root﹞:
又稱牙根,為提供小徑量測之圓柱面。
〈6〉牙深﹝depthofthread﹞:
牙頂與牙底之垂直距離。
〈7〉牙角﹝threadanger﹞:
螺牙兩邊面之夾角。
〈8〉螺旋角﹝helixanger﹞:
節徑上,螺旋線與軸之垂線的夾角。
〈9〉節距﹝pitch﹞:
又稱螺距,為相鄰兩同位點平行於軸向之距離。
〈10〉導程﹝lead﹞:
螺紋旋轉一周,沿軸向移動之距離。
螺紋之量測項目
◎一般項目:
〈1〉大徑;
〈2〉節圓直徑;
〈3〉小徑;
〈4〉牙角;
〈5〉節距。
◎特殊項目﹝無特別指示可不實施﹞:
〈1〉導程;
〈2〉螺紋軸線真直度;
〈3〉偏心。
節徑之量測
※螺紋分厘卡測量法
螺紋分厘卡的測砧,是根據標準牙形製作的。
當兩個測砧重合在一起時,分厘卡的讀值為零。
使用前需先依螺紋角、節徑大小,選擇適當的測砧,測量時盡量使其與螺紋接觸於節徑位置,此法好處為直接讀出節徑值,缺點當牙角不正確時,無法接觸於節徑位置,此時誤差極大。
※三線量測法
此法為最常使用之節徑量測法。
此法是用具有相同直徑之鋼線,將其放入螺紋之溝中,量取棒外之距離,再以公式計算即可求得節徑。
用這種方法量測節徑可得極精準之結果,為使量測準確,鋼線的最佳直徑可由下列公式計算:
G=p∕2cosθ
選用之測量用鋼線,測量時應使兩邊之鋼線外緣距離大於螺紋外徑,接觸點最好在節徑上下1/8牙內。
選擇鋼線的原則為,就現有鋼線中取最接近最佳鋼線且稍大者為佳。
節徑之計算公式如下:
D=M+p/2‧cotθ-G(1+cscθ)
﹝G為最佳鋼線直徑,p為螺距,θ為半牙角,M為分厘卡讀數﹞
外徑之測量
螺紋外徑測量與一般圓柱外徑測量相同,可用分厘卡、游標卡尺、工具顯微鏡、投影機等做測量。
外徑對螺紋不是很重要,但太大或太小可能品質降低,影響組裝。
底徑之測量
螺紋底徑對螺紋之強度影響極大,使用時需要相當強度之螺紋,常作底徑之測量,測量底徑需以測底徑專用測砧進行,選用時需注意測砧不可與牙面接觸,以免造成誤差。
牙角之測量
量測牙角最有效的量具就是光學比較儀或是工具顯微鏡,測量時因影像受螺旋角影響,必須旋轉螺旋角使牙之螺旋線與觀測軸平行方能進行測量。
節距之測量
螺紋節距測量可利用影像法或接觸法等。
影像法是使用工具顯微鏡或光學投影機來測量;
接觸法則是使用節距規或是節距測量器等。
內螺紋測量
內螺紋的檢驗較為困難,尤其小徑者更甚。
一般多用螺紋塞規能否通過來認定,內徑稍大者,則可利用內螺紋節徑分厘卡來檢驗。
內螺紋牙形的檢驗,可用石膏、蠟、硫磺混合物、銅汞合金等塑性物質澆注於內螺紋內,取出成外螺紋,以外螺紋之測量方法進行測量。
11.水平儀應用
水平儀的靈敏度
把水平儀放在1m長的直規上,若在直規的一端墊高0.02㎜,水平儀的氣泡會移動一格,稱此水平儀的靈敏度為0.02㎜∕m。
靈敏度也有用角度﹝秒﹞表示。
例如0.02㎜∕m約為4秒。
水平儀的原理
水平儀的原理是利用氣泡在玻璃管內經常保持最高位置的特性。
當曲率半徑為R的玻璃管傾斜θ角時,氣泡將會移動一格。
設
L=玻璃管每格的實際長度。
單位為㎜
R=玻璃管的曲率半徑。
則
L=R‧θ
﹝θ的單位為rad﹞
L=R‧θ∕206256
﹝θ的單位為秒﹞
﹝206256為秒與弧度的換算常數﹞
12.水平儀量測真直度
以指針式水平儀來說明量測床台真直度的方法:
〈1〉在床台上放一支一米或更長的鋼尺,使水平儀沿鋼尺直邊每次移動200㎜。
〈2〉水平儀的靈敏度為0.01㎜∕m時,表示:
在1m長基準面的一端有0.01㎜的升降時,指針會偏擺一格。
同理,在200㎜長的量測面有0.002㎜﹝2µ
m﹞之起伏,指針亦會偏擺一格。
〈3〉把各段的指針偏擺格數記錄下來,繪得一起伏曲線。
〈4〉將起伏曲線的起點和終點用直線連接,再畫一平行線通過曲線最高點。
〈5〉此兩平行線之距離就是床台真直度。
13.真圓度測量:
真圓度﹝roundness﹞的定義:
工件圓形部分、失圓的情況﹝outofroundness﹞,亦即與理想真圓的偏差量用數字來表示。
真圓度的測量法
※直徑法
直徑法是利用游標卡尺或分厘卡,從不同的角度量測工件的直徑,測定值的最大徑與最小徑之差,即表示直徑法的真圓度。
但直徑法不一定能夠量得真正的直徑或真圓度。
如一個工件有偶數對稱分佈凸形,可用直徑法發現其失圓情形。
對有奇數對稱分佈凸形,直徑法無法發現其有失圓之情形。
※三點法或V塊法
真圓度的量測應該是在轉動的情形下進行,因此可將工件放於V型塊上,用手慢慢轉動,再用一支量錶檢查工件失圓情形。
如果工件有不規則點的真圓度偏差,當其和V型塊表面接觸,會使錶針移動,如果工件的形狀是真圓時,錶針將不會移動。
錶[針的移動量並非就是工件的真圓度,它與工件凸形的數目,分怖的狀況及V塊的角度有關。
※頂心間旋轉法
上述直徑法與三點法的共同缺點就是缺少一個固定中心。
頂心間旋轉法是一種比較精確的方法。
頂心間旋轉法是將工件支持在兩頂心間旋轉,由錶針的偏轉可以檢查工件是否真圓。
而此法的準確性會受下列因素之影響:
〈1〉兩頂心是否對直。
〈2〉頂心表面的粗糙度。
〈3〉工件圓柱面的真直度﹝亦即工件是否有彎曲﹞。
〈4〉工件的中心孔角度與頂心角度是否正確。
〈5〉頂心錐度部分是否真圓。
※上述三種方法之評估
圓柱件或孔件是否真圓對功能固然有影響,但工件有錐度,則其影響更大,兩頂心旋轉法可同時檢查工件的錐度或圓柱面的真直度。
三點法應用於檢驗內孔時,除量得內徑外亦可發現工件是否有失圓的情形。
但三點式內分厘卡的三個測爪若互成120º
,可容易發現工件有三凸圓的情形,卻有60º
V型塊相似的缺點,例如將三凸圓工件失圓的情形過份的誇大。
此外,要準確的使用三點法,通常要先知道工件的凸形數目,再選擇適當角度的V型塊,也是很麻煩。
總之,上述各種方法,都要用手去操作量具或轉動工件,此外還有許多影響量測準確度的因素,如果工件真圓度的要求不十分重要,用來判斷工件是否失圓,上述各種方法是可以接受的。
14.
鋼直尺
15.角度塊規概說
工業界使用的角度基准,就是角度塊規。
它是一種經過硬化研磨的塊鋼,一般在尖劈形狀,在二真平測量面之間有一正確夾角。
一套塊規含有若干不同角度的塊鋼,可相互組合成各種不同角度,作以下之用途:
1角度標准提供
2檢查工件角度
3設傾斜工作台(虎鉗)之角度。
角度塊規應用的范圍,的確沒有長度塊規那麼廣泛,但它仍具有下列特點:
1可以從0~90˚(增加一秒)任意組合使用,(正弦桿超過45˚,誤差增加)。
2可在垂直,水平或其他傾斜的基准面上使用。
(正弦桿一般只在平板上使用)
3組合容易。
使用少數塊數,即可求得所需角度。
角度塊規的組件
每盒角度塊規的組件,從6件~27件不同廠牌各不相同。
組合角度最小增量有1"
,10"
或1˚等以18件及27件組說明如下:
18組件
1˚3˚5˚15˚30˚45˚
1'
3'
5'
10'
20'
1"
3"
5"
10"
20"
,刀口直尺,直規
27組件
1˚2˚3˚5˚10˚20˚30˚40˚50˚60˚70˚80˚
2'
4'
30'
40'
50'
10"
30"
˙直規可和角度塊規扭合,以增長角度塊規的測量面。
˙角度塊規和工件並排於平板,刀口直尺可檢查二測量面若一致,則角度相同。
角度組合之方法
1每個角度塊規都會標明角度大小,並在大端標上“+”號,小端為“-”。
有的廠牌以“›”記號表示大端在左邊。
2角度組合時,二個塊規若大端相對,則二個角度相加,大端與小端相對,則二個角度相減。
2、量具的維護
1使用前應注意事項
1-1應清除工件測量面之油污或毛邊。
1-2量具所塗之防護油脂,可用軟布或鏡頭紙(無塵紙)擦試干淨。
1-3檢視量具的測定面有無損傷,或磨耗(例如量表的測頭)。
1-4量具須藉助其他夾具(如磁性座)夾持時,應確定各轉動或調整部位應安裝穩固。
1-5使用高精度之量具時(例如裝配塊規),應在桌面舖上軟墊,萬一量具掉落,可使損壞程度達於最小,
1-6量具不可與其他工具,刀具放在一起,以免相互敲擊,碰撞。
1-7量具的擺放位置,應避免在鐵悄或切削液(常夾帶有微粒雜物)可及地地方。
1-8量具的擺放,應固定位置,並排列整齊,以節省取用或尋找的時間。
1-9量具不可放在會振動的機器上(如車床的床頭上)。
1-10量測的環境應盡量合乎標准,例如工作現場亦應照明充足,以免產生視差。
1-11電子量測儀器通常需要一段開機暖機時間,使零件功能正常後再進行量測或設定。
1-12量具不論有否使用,都應定期校驗其精度。
2.使用中應注意事項
2-1量測時,應謹慎持用或移動量具(例如調整量表的位置,高度),避免掉落或碰撞。
2-2測定力應適當,過大的測定力會造成測定值誤差,亦使量具受損。
2-3應避免使量具接角快速移動中的工件,以免造成測量面受損或危險。
2-4量具勿做其他不適當的用途,即使是微小的動作,例如敲擊,夾持等。
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