工具显微镜的原理|特点|应用

　　工具显微镜是一种多用途的光学机械两坐标测量仪器，通常用影像法和轴切法测量精密机械零件长度、角度和螺纹，以直角坐标法测量各种形状和位置复杂的机械零件的形状。

　　工具显微镜又称工具制造用显微镜，是一种工具制造时所用高精度的二次元坐标测量仪。它是利用光学原理将工件成像经物镜投射至目镜，即借着光线将工件放大成虚像，再利用装物台与目镜网线等辅助，以作为尺寸、角度和形状等测量工作，可作为检验非金属光泽的工件表面。

　　仪器立柱上装有一显微镜，放大倍率从10倍至100倍间等数种倍率，工具显微镜的测量系统光源(灯炮)通电后，光线依次经过二个透镜滤热镜(片)、镜径薄膜、透镜、反射镜、装物台、物镜、反射镜、目镜等，工件与物镜间的距离，随着放大倍率和工件厚薄，可利用对焦旋钮调至理想位置。

　　工具显微镜采用精密光栅系统作为测量元件，具有发热量低、抗腐蚀、耐污染、耐震性好等众多优点：①工具显微镜应用半导体激光器作为指向器，用于快速确定测量部位，提高了定位图像的效率;②具有数显分度台和测高装置，角度和高度全部数显化，直观、方便;③软件使用数码图像技术，自动识别轮廓边界，减少人为误差，提高操作效率;④具有功能强大的图像处理软件，可以完成复杂的测量工作，软件数据能与CAD通讯，完成测绘工作;⑤照明装置全应用LED冷光源，发热量低、使用寿命长;⑥具有目镜光学系统作为辅助观察口，并能快速切换;⑦工具显微镜可左右偏摆，适用于螺旋状零件测量。

　　工具显微镜能精确测量各种工件尺寸、角度、形状和他簧，以及螺纹制件的各种参数。工具显微镜适用于机器制造业、工具制造业、模具制造业、仪器仪表业、军事工业、航空航天及汽车制造、电子行业、塑料与橡胶行业的计量室、检查站和高等院校、科研院所。工具显微镜带有光学定位器、顶针架、双像目镜、轮廓目镜等多种附件，可对机械零件、量具、刀具、夹具、模具、电子元

　　工具显微镜是光学机械式机器，它在机器制造厂的计量室中有重要作用，用它可以测量长度、角度、螺纹和齿轮零件，还可以测量各种形状复杂的零件，具有使用方便精度高特点。

　　工具显微镜具有直角坐标测量系统、光学系统和被瞄准装置、角度测量装置。坐标测量系统由纵向、横向标准量和可移动的工作台构成。

　　被测工件的轮廓经光学系统投影放大成像后，由瞄准装置瞄准被测轮廓的某一几何要素，从标准量细分装置上读出纵横两个方向的坐标值，然后移动工作台及安装在其上的被测工件，瞄准被测轮廓的另一几何要素并读出其坐标值，则被测轮廓上这两个要素之间的距离即为工件长度。被测轮廓上某两要素间的数值由瞄准装置和角度测量装置读出。

　　1、直角坐标测定：

　　测定时必须使测定物的直角坐标方向和十字形工作台的移动方向一致时方可进行测定。采用直角坐标测定时由十字移动工作台的移动量就可直接读取直角坐标值，若是大型工具显微镜，使用瞄准孔直角坐标测定上的像连接观测眼即可正确测定，而在进行测定物直角坐标方向和十字移动工作台之校正时，使用装设在大型工具显微镜上的装配式旋转工作台非常方便，至于小型工具显微镜只要旋转台附件即可。

　　2、角度测定：

　　使用旋转工作台或角度观测透镜即可测定。一般而言角度观测透镜的精度较佳。

　　3、高度测定：

　　虽然小型工具显微镜无法测定高度，但是若把量银装在支柱的上端，然后利用显微镜的上下移动量就可测定高度了。然而，由于焦点深度，支柱倾度及量银和光轴间等因素误差，欲正确测定相当困难。

　　4、孔径测定：

　　一般是使用角度观测透镜测定，但大型工具显微镜则可使用重叠影象观测透镜或者光学探测子，就是使用重叠影象透镜，使生成的两种像重叠，接着在相对的一方亦然，于是由移动量即可显示孔的内径。假若是使用光学探测器，则先将它装设在3倍的对物透镜上，然后对准探测子和工作台的移动方向，再调整观测镜内

　　工具显微镜在长度计量的测试中是Z典型、使用范围Z广的一种测试仪器，可以测量长度、角度、螺纹等，并且可以对各种形状和位置复杂的产品进行测量，有较高的精密度，所以专门用来解决在长度计量中的各项测试问题。

　　1、测量前检查工具显微镜是否处于正常工作状态。

　　2、测量方法的选择：

　　分析测量特点，运用测量原理，选择测量基准及瞄准方式，根据适当的测量条件及测量误差的分析而确定测量方法，以保证制造出质量合格的零件及产品。测量方法还得讲究效益、降低成本。

　　3、测件清洗

　　把测件的基准和被检的点、棱边、面、孔、圆弧等上的毛刺、铁屑及油污清洗干净。

　　4、测件恒温

　　测件和工具显微镜应同在20℃情况下才能进行测量，应当恒温在20℃±1℃的范围内，否则就有误差。温度不同时，所引起的误差可用下列公式计算：

　　△L=L[αp(Tp-20)-αn(Tn-20)]

　　式中：△L为测件与基准件线膨胀系数不同且不同一温度测量而引起的测量误差。

　　αp和Tp为测件的线膨胀系数和温度。

　　αn和Tn为基准件的线膨胀系数和温度。

　　假如测件与基准件温度相同，则公式可简化成：

　　△L=L(αp-αn)(T-20)

　　也可以根据上述公式反过来确定工具显微镜测件应恒温到什么程度。

　　5、测量需要的专用工具应事先准备好，如芯棒、量棒、刀口尺、平尺、垫铁及各种扳手等。

　　6、选择工具显微镜物镜倍率

　　①按测件制造公差的大小而选用。公差大的选用低倍物镜;公差小的选用高倍物镜。工具显微镜通常选用3倍物镜。

　　②观察范围大的选用低倍物镜;观察范围小的选用高倍物镜。

　　③用螺纹轮廓目镜、光学灵敏杠杆与轴切法测量时需选用3倍物镜。

　　④干涉法测量选用5倍物镜，对于螺距大于3毫米的可选用3倍物镜。

　　⑤根据圆弧目镜分划板上所规定的物镜倍率选用物镜。

　　⑥测量角度时选用物镜倍率应使角边轮廓线充满视场。测量螺纹

　　工具显微镜是光学计量仪器中Z常用的一种多用途计量仪器，因其性能稳定、测量精度高、操作方便而在机械制造业、计量测试所广泛使用的，能够克服传统螺纹测量的缺陷，同时能够提高测量精度和工作效率。

　　1、注意工具显微镜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工具显微镜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、正确安装被测件

　　工具显微镜上被测工件的安装一般有2种：

　　①平面测量的安装：

　　对于平面测量工件主要注意被测件的测量面应在物镜的同一个对焦平面上，否则容易形成局部虚影，对于被测面有倒角的零件，Z好让倒角一边紧贴工作台面放置，否则容易引起调焦不清晰而造成测量不准。

　　②轴类测量的安装：

　　轴类测量工件一般依靠ZX孔定位，这就要求安装前一定要清除干净孔，特别是要清除其中的泥沙和毛刺，否则会造成被测件的轴心线与工具显微镜的ZX线不同轴，从而惜来较大的测量误差。这种情况在日常测量中经常遇到。Z好的办法是在安装好轴后，用工具显微镜分划板“米”字线水平方向检查被测轴外径的跳动误差，从而判断被测件是否安装好。

　　4、注意工具显微镜的立柱倾斜方向

　　存测量螺纹时，为了螺纹的中径和牙型半角影像清晰，一般会将工具显微镜的立柱向左或向右倾斜一个螺旋角，且

　　工具显微镜指可作二维坐标尺寸测量的光学仪器。除作长度测量外，还可作角度、轮廓和极坐标测量等。是一种在工业生产和科学研究部门中使用十分广泛的光学量测仪器。工具显微镜具有较高的量测精度，适用于长度和角度的精密量测。工具显微镜主要的量测对象有刀具、量具、模具、样板、螺纹和齿轮类零件等。

　　1、工具显微镜光路不亮

　　主要原因是：①工具显微镜没有接通电源;②变压器保险丝熔断或没有保险丝;③光路系统光源灯泡或读数显微镜灯泡损坏;④仪器底座和变压器之间的电线没有接好。

　　2、数显箱不显示

　　主要原因是：①工具显微镜底座和数显箱电缆没有接好;②数显箱背面开关没有打开;③没有插好数显电源;④没有接好仪器底座上光栅传感器和数显箱之间X、Y坐标信号电源;⑤数显箱电路出现短路、断路或元件损坏。

　　3、数显箱显示笔画杂乱或未位显示不稳定

　　主要原因是：①微机没有完成自动上电，没有进入正常程序;②段或位扫描故障，需要更换段或位驱动管;③工具显微镜附近有较强震源。

　　4、数显箱突然报警、灭掉或漏记录

　　主要原因是：①工作台移动过快;②信号电缆接触不良;③开机时间太长;④光栅传感器，主副光栅间隙变化，造成光栅传感器信号太小。

　　先检查电源连线情况，再按一下对应报警坐标，清零键，如果解除报警说明是由于工作台移动过快所致，如不解除需调整光栅信号，用示波器检查，两路光栅信号波形应为正弦波，峰峰值大于2V且相等，相位差为90度，于波器上显示图形为圆形。

　　5、数显箱示值超差

　　主要原因是：光栅尺安装时和工作台导轨不平行，应调整光栅尺，分别是X、Y方向和导轨平行，其误差小于10μM。

　　6、按动键盘无反应

　　主要原因是：键盘的指译码器损坏。

　　工具显微镜在使用时还应注意以下几点事项：

　　①测量时应打开电源预热不小于10分钟。

　　②移动工作台要平稳启动和停止。

　　③应避免移动工作台侧面力无

　　wan能工具显微镜是一种精密的光学测量工具，具有结构简单、操作简单，适用范围广等特点。wan能工具显微镜由光学系统、照明系统、机械系统组成。能精确测量各种工件尺寸、角度、形状和位置，以及螺纹制件的各种参数。

　　wan能工具显微镜适用于机器制造业精密工、模具制造业、仪器仪表制造业、军事工业、航空航天及汽车制造业、电子行业、塑料与橡胶行业的计量室、检查站和高等院校、科研院所对机械零件、量具、刀具、夹具、模具、电子元器件、电路板、冲压板、塑料及橡胶制品进行质量检验和控制。wan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Z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。

　　在进行wan能工具显微镜应用中，一般安装办法有两种情况，即平面测量和轴类测量。对于平面测量的物品应让被测件与物镜在同一个平面上，以免出现现实虚影和不清晰的情况出现;对于轴类测量物品，在检测前，一定要将被测部位清理干净，避免造成测量误差出现。这种情况在日常测量中经常遇到。Z好的办法是在安装好轴后，用wan能工具显微镜分划板“米”字线水平方向检查被测轴外径的跳动误差，从而判断被测件是否安装好。

　　1、目镜视度的调节

　　wan能工具显微镜目镜通常由两组透镜组成，上端的一组又称为“接目镜”，下端的则称为“场镜”。两者之间或在场镜的下方装有视场光阑(金属环状装置)，经物镜放大后的中间像就落在视场光阑平面上，所以其上可加置目镜测微尺。在目镜上方刻有放大倍数加10x、20x等。

　　按照视场的大小目镜可分为普通目镜和广角目镜。有些wan能工具显微镜的目镜上还附有视度调节机构操作者可以对左右眼分别进行视度调整。通过调焦手轮移动ZY显微镜在目镜视场里得到清晰的物体轮廓的像，然后移动纵横向工作台进行对线。

　　若测