互换性实验报告
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2024-07-10
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互换性实验报告
互 性 告换 实验报 1
一、实验目的
1、了解工具显微镜的测量原理及结构特点。
2、掌握用大型工具显微镜测量外螺纹中径，螺距和牙型半角的方法。
二、实验设备
大型工具显微镜，螺纹量规。
三、测量原理及计量器具说明
工具显微镜用于测量螺纹规，螺纹刀具，齿轮滚刀以及轮廓样板等。它分为小型、大
型，万能和重型等四种形式。它们的测量精度和测量范围各不相同，但基本原理是相似
的。用工具显微镜测外螺纹常用的测量方法有影像法和轴切法两种。本实验用影法。下面
以大型工具显微镜为例，阐述用影像法测量外螺纹中径，牙型半角和螺距的方法。
实验图 33 为大型工具显微镜的外形图，它主要由目镜 1，工作台 5，底座 7，支座
12，立柱 13，悬臂和千分尺 6，10 等部分组成。转动手轮 11，可使立柱绕支座左右摆
动，转动千分尺 6和10，可使工作台纵横向移动，转动手轮 8，可使工作台绕轴心线旋
转。
仪器的光学系统如实验图 34 所示。由光源 1发出的光束经光阑 2、滤光片 3、透镜
4、光阑 5、反光镜 6、透镜 7和玻璃工作台 6，被测工件 9的轮廓经物镜 10、反射棱
镜11 投射到目镜的焦平面 13 上，从而在目镜 15 中观察到放大的轮廓影像。另外，也可用
反射光源照亮被测工件，以工件表面上的放射光线，经物镜 10、反射棱镜 11 投射到目镜
的焦平面 13 上，同样在目镜 15 中观察到放大的轮廓影像。
仪器的目镜外形如实验图 35a 所示，它由玻璃分划板，中央目 ，角度 数目 ，镜 读 镜
反射镜和手轮等组成。目镜的结构原理如图 35b 所示，从中央目 可 察到被 工件镜 观 测
的轮廓影像和分划板的米字刻米 35c 所示。从角度 数目 中，可以 察到分划板上读 镜 观 0°
—360°的度值刻线和固定游标分划板 0—60、的分值刻线(图35d)。转动手轮，可使刻有
米字刻线和度值刻线分划板转动，它转动的角度，可从角度读数目镜中读出。当该目镜中
固定游标的零刻线与度值刻线的零位对准时，则米字刻线中间虚线 A-A 正好垂直于仪器工
作台的纵向移动方向。
四、实验步骤
1、擦净仪器被测螺纹，将工件小心地安装在两顶尖之间，拧紧顶尖的固紧螺钉(要当
心工件掉下砸坏玻璃工作台)。同时，检查工作台圆周刻度是否对准零位。
2、接通电源，接反射照明灯时注意用变压器。
3、用调焦筒(仪器专用附件)调节主光源 1(图4—2)，旋转主光源外罩上的三个调节
螺钉，直至灯丝位于光轴中央成像清晰，则表示灯丝已经位于光轴上并在聚光镜 2的焦点
上。
4、根据被测螺纹的尺寸，按表 4—1 选择光圈的大小，并加以调节。
5、由于螺旋面对轴线是倾斜的，为了获得清晰的影像，转动手轮 11(图4—1)使立柱
13 倾斜一个角度 φ，其大小按下式计算(要注意 斜方向倾)。
也可由表 4—2 查出。
6、调整目镜 14、15 的调节环(图4—2)，使米字刻线和度值，分值刻线清晰。松开螺
钉15(图4—1)，旋转于柄16，调整仪器的焦距，使被测轮廓影像清晰若要求严格，可用
专用的调焦棒在两顶尖中心线的水平面内调焦。然后，旋紧螺钉 15。
7、测量螺纹主要参数：
(1)测量中径
螺纹中径 d2 是一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等
的地方。对于单线螺纹，它的中径也等于在轴截面内，沿着与轴线垂直的方向量得的两个
相对牙型侧面间的距离。为了使轮廓影像清晰，需将立柱顺着螺旋
nPtan线方向倾斜一个螺旋升角φ，其值按下式计算：d2
式中：
P——螺纹螺距(mm);
d——螺纹中径理论值(mm);
n——螺纹线数。
测量时，转动纵向千分尺 10 和横向千分尺 6(见实验图 33)，以移动工作台，使目镜
中的 A—A 虚线与螺纹投影牙型的侧重合(图4—4)，记下横向千分尺的第一次读数。然
后，将显微镜立柱反射倾斜螺旋升角φ，转动横向千分尺，使 A—A 虚线与对面牙型轮廓
重合(见实验图 36)，记下横向千分尺的第二次读数。两次读数之差，即为螺纹的实际中
径。为了消除被测螺纹安装误差的影响，须测出 d2 左
d2 左d2 右和 d2 右，取两者的平均 作 中径：值 为实际d
2 实际2
(2) 测量牙型半角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。 2
测量时，转动纵向和横向千分尺并调节手轮(见实验图 35)，使目镜中的 A—A 虚线与
螺纹投影牙型的某一侧面重合，如实验图 37 所示。此 ，角度 数目 中 示的 数，时 读 镜 显 读
即为该牙侧的半角数值。
在角度读数目镜中，当角度读数为 0°0′时，则表示 A—A 虚线垂直于工作台纵向轴
线(图实验图 38a)。当 A—A 虚线与被测螺纹牙型边对准时，如图(实验图 38b)所示。得该
半角的数值为：
右360 -330 4′ 29 56′ 2
同理，当 A—A 虚线与被测螺纹牙型另一边对准时，如图实验图 38c 所示， 得则
另一半角的数值为：左 30 8′ 2螺纹牙型半角
图4—6
为了消除被测螺纹的安装误差的影响，需分别测出
Ⅱ Ⅲ Ⅰ 、 、 、222
2 Ⅳ 并按下述方式处理：
Ⅱ)Ⅲ)Ⅰ)Ⅳ) 2222
将它们与牙型半角公称值2比较，则得牙型半角偏差为：
2左 左 - 22
2右 右 - 22
2左 右 22 2
为了使轮廓影像清晰，测量牙型半角时，同样更使立柱倾斜一个螺旋升角φ。
(3)测量螺距
螺距 P是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
测量时，转动纵向横向千分尺，以移动工作台，利用目镜中的 A—A 虚线与螺纹投影
牙型的一侧重合，记下纵向千分尺第一次读数。然后，移动纵向工作台，使牙型纵向移动
几个螺距的长度，以同侧牙形与目镜中的 A—
A虚线重合，记下纵向千分尺第二次读数。两次读数之差。即n为个螺距的实际长度
(如实验图 39 所示)。
为了消除被测螺纹安装误差的影响，同样要测量出 nP 左 和 实nP 右 。然后， 实
取它们的平均值作为螺纹 n个螺距的实际
nP 左 实nP 右 尺寸： 实nP 2
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