Использование. оптических приборов для измерения объектов малой величины

Цель работы: изучить устройство, назначение, приобрести навыки

работы и выполнить измерения линейных размеров с помощью универсального оптического микроскопа.

5.1. Использование оптикомеханических и оптических инстру­ментов для контроле малых и высокоточных размеров.

Измерение размеров миниатюрных деталей, малых и высокоточ­ных размеров на деталях обычных величин возможно следующими способами:

- с помощью механических приборов, где малые перемещения, измерительного щупа преобразуются в значительные перемещения стрелок индикатора;

- оптикомеханическими приборами, где роль преобразователя величины перемещения механического щупа играет луч света с пос­ледующей индикацией его перемещения на соответствующей шкале.

- оптическими (специализированными или общего назначения) приборами, в которых луч света контактирует непосредственно с оцениваемой поверхностью, а о величине геометрических парамет­ров судят по изменению характеристик луча (интерференционной картины), величине его отклонения по внешней шкале или методом визуальной оценки по шкалам, встроенным в оптическую систему луп и оптических микроскопов.

Некоторые характеристики оптикомеханических и оптических приборов приведены в таблице 5.1.

Измерения размеров показанными приборами выполняется отно­сительным методом. Характерной особенностью этого метода явля­ется настройка прибора на нуль по мере, значение которой должно как можно меньше отличаться от измеряемой величины. Результатом измерения этим методом является отклонение измеряемой величины от величины меры. Действительное значение измеряемой величины получают алгебраическим суммированием значения меры и отклоне­ния от этой меры, определенное по показаниям прибора.

Общий вид микроскопа УМ-801П-1 УХЛ 4.2 представлен на рисунке 5.1

Микроскоп предназначен для наблюдения объектов в проходящем свете и функционирует следующим образом.

Микроскоп устанавливается на стол вблизи мощного внешнего источника света. Внешнийисточник света помещается таким образом

Таблица 5.1

Метрологические характеристики оптикомеханических и опти­ческих приборов.

Название прибора	Система преобра­зования	Цена деления мкм	Пределы показа­ний, мм	Допускаемая погрешн., мкм
всей шкалы	нормиров.уч-ка
Оптикатор ГОСТ 10593-74	пружин-ноопти-ческая	0,1…1	дел	0,1…0,8	0,05...0,4
Оптиметр вертикальный ГОСТ 5405-75	оптиче­ский рычаг				-
Оптиметр горизонт тальныйГОСТ 5405-75	оптический рычаг	0,2…1			-
Микроскоп УМ-801П-1 УХЛ 4.2	окуляр-микро­метр	определя­ется по эталону	0,01...0,1 от увел	-	-

чтобы отражательное зеркало под предметным столиком было достаточно интенсивно освещено. Поворотом отражательного зерка­ла добиваются максимального и равномерного освещения поля зре­ния микроскопа.

На предметный столик устанавливается объект наблюдения не толще 7,7 мм, который закрепляется прижимами объектодержателями после чего осуществляется наводка на резкость зоны объекта, находящегося в поле зрения микроскопа.

Общий вид микроскопа УМ-801п-1 УХЛ 4.2

Рис. 5.1

1 - зеркало в оправе; 2 - предметный столик; 3 - объективы;

4 - револьверная головка; 5 - окуляр; 6 - кронштейн;

7 - шарнир; 8 - упор; 9 - прижимные фиксаторы;

10 - маховик перемещения предметного столика;

11 - основание микроскопа.

Внимание! Недопустимо касание линз объектива руками или предметами, не предназначенными для чистки оптических стёкол!

Первичную фокусировку и выбор зоны наблюдения рекомендуется осуществлять при минимальных увеличениях, для чего вращением головки револьверного типа с объективами на оптическую ось вы­водят объектив с цифрой "8" на его тубусе.

Передвижением объекта по предметному столику добиваются расположения зоны наблюдения в центре поля зрения микроскопа. Изменением увеличения микроскопа за счёт вывода на оптическую ось объективов с цифрой "20" или "40" на тубусе добиваются мак­симального увеличения зоны наблюдения, но так, чтобы она не вы­ходила за поле зрения микроскопа.

Осуществив показанные операции, приступают к наблюдению или замерам геометрических параметров. Для измерения линейных раз­меров с помощью микроскопа необходимо в окуляр поместить оку­ляр-микрометр на таком расстоянии от внешней линзы, чтобы он был в резкости при наблюдении через окуляр.

После этого, не меняя увеличения микроскопа, осуществить оценку делений окуляр-микрометра по эталонному объект-микромет­ру. Для этого используют стандартные объект-микрометры с ценой делений 0,01 мм, шкалу которых помещают в поле зрения микроско­па рядом и параллельно шкале окуляр-микрометра (см. рис 5.2). Отсчитать количество делений объект-микрометра, соответствующе­го полной шкале окуляр-микрометра, если шкала объект-микрометра больше шкалы окуляр-микрометра (при больших увеличениях), или количество делений окуляр-микрометра, приходящихся на полную шкалу объект-микрометра, если шкала окуляр-микрометра больше шкалы объект-микрометра (при малых увеличениях). Цена делений окуляр-микрометра определится по формуле:

где мм - цена деления шкалы объект-микрометра;

- количество возмущённых делений объект-микрометра;

- количество совмещённых делений окуляр-микрометра.

Цена делении окуляр-микрометра остаётся постоянной только

Схема определения цены деления окуляр-микрометра

Рис. 5.2

а - шкала окуляр-микрометра; б - шкала объект-микрометра

при том увеличении, на котором осуществлялась оценка делений, При изменении увеличения оценку делений окуляр-микрометра необходимо осуществлять вновь.

5.2. методика проведения работы

Получить у преподавателя объект (стальная пластина 20 х 10 х 0,1 мм) для определения параметров шероховатости кромки плас­тины.

Привести микроскоп в рабочее состояние согласно п. 5.1.

Поместить пластину в поле зрения микроскопа таким образом, чтобы линия её кромки была как можно ближе к диаметру поля зре­ния микроскопа.

Подобрать оптимальное увеличение микроскопа. Оптимальным следует считать увеличение, при котором средняя высота неров­ностей кромки соответствовала 3...5 делениям окуляр-микрометра.

Осуществить оценку делений окуляр-микрометра согласно п.5.1.

Измерить среднее значение амплитуды шероховатостей кромки пластины, для чего на кромке пластины выбрать не менее 20 иду­щих друг за другом выступов, измерить их высоту в единицах шка­лы окуляр-микрометра, перевести полученные значения в линейные единицы по формуле:

,

где - значение высоты неровностей в единицах шкалы оку­ляр-микрометра;

- цена деления окуляр-микрометра, мкм.

Среднее значение шероховатости кромки оценить по формуле:

где - количество измеренных высот неровностей.

Для определение среднего шага выступов профиля следует рас­положить кромку пластины параллельно шкале окуляр-микрометра или совместить их. За базовую длину принять длину шкалы оку­ляр-микрометра. Посчитать количество выступов, приходящей на базовую длину. Средний шаг выступов профиля оценить по формуле:

где - количество выступов;

- расстояние между двумя соседними выступами в - том размере, мкм;

- базовая длина, мкм;

- длина шкалы окуляр-микрометра в единицах шкалы.

После определения показанных параметров изъять пластины с предметного столика микроскопа и сдать их преподавателю.

5.3. Полученные результаты представить в виде таблицы (см.

табл. 5.2.).

Таблица 5.2

Значения шероховатости кромки пластины

Параметры	Един. измер	Текущие значения	Среднее значен.
Ценаделения окууляр-микро-метра,	мкм	---------
Высота неровностей, ,	мкм	---------
Количество выступов на базовой длине	шт	---------
Средний шаг местных выступов,	мкм	---------

5.4. Контрольные вопросы

- Существующие методы оценки малых и высокоточных размеров.

- Устройство микроскопа общего назначения.

- Порядок настройки оптического микроскопа.

-Методика определения цены деления окуляр-микрометра.

- Методика определения линейных размеров с помощью оптического

микроскопа.

- Способы оценки параметров шероховатости поверхности с помощью

оптического микроскопа.

Литература

1.Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измере­ния: Учебник для втузов/ А.И.Якушев, Л.Н.Воронцов, Н.М.Федо­тов. -6-е изд.М.: Машиностроение, 1987.-352 с.

2.Саранча Г.А. Взаимозаменяемость, стандартизация и техни­ческие измерения: Учебник.- М.: Издательство стандартов, 1982.- 264 с.

3. Анухин В. И. Допуски и посадки. Выбор и расчет, указание на чертежах: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. - 219 с.

Лабораторная работа №6