Оптичні вимірювання. Лабораторна робота № 4 - Мої файли - Каталог файлів

Відповідно до ГОСТ 11194-76 оптичні поверхні з радіусом кривизни до 37,5 мм вимірюються гвинтовими мікрометрами, з радіусом кривизни від 37,5 до 750 мм – перевіряються на кільцевому сферометрі ІЗС-7, а від 80 до 40000 мм - на сферометрі ІЗС-8. Оптичні поверхні з радіусом кривизни від 750 до 5000 мм перевіряються методом автоколімації із центра кривизни, а більше ніж 5000 мм - методом кілець Ньютона.

1.1 Сферометри

Сферометрами називаються прилади для вимірювання радіусів кривизни пар пробних скелець, а також радіусів кривизни опуклих та ввігнутих сферичних поверхонь на основі контактного вимірювання висоти кульового сегмента сферичної поверхні.

Основними частинами сферометра є корпус, всередині якого розташований рухомий вимірювальний стержень з міліметровою шкалою, відліковий мікроскоп з спіральним окулярним мікрометром, змінні вимірювальні кільця, освітлювач.

Сферометр ІЗС-8 має набір змінних опорних кілець, в якому наявні чотири кільця з різними діаметрами. Кожне кільце має три опорні сталеві кульки, за допомогою яких сферометр встановлюють на вимірювальну поверхню. Кульки розташовані під кутом 120°одна до одної. Кільце надівають на посадочну поверхню, розташовану в нижній частині корпуса сферометра.

1.2. Конструкція сферометра ІЗС-8

Для вимірювання стрілки h кульвого сегмента необхідно вибрати в залежності від радіуса кривизни сферичної поверхні і діаметра виробу таке опорне кільце, при вимірюванні з яким похибка буде найменшою. Похибка показань в залежності від радіуса r опорного кільця (табл. 1) та діапазонів значень вимірюваних радіусів кривизни R наведені в табл. 2.

Похибка показань Таблиця 1

Радіус кривизни

сферичної

поверхні R, мм

Похибка показань в залежності від радіуса опорного кільця, %

750

1000

5000

40000

0,04

0,07

0,10

0,50

0,04

0,05

0,25

1,70

0,06

0,07

0,20

0,80

0,04

0,05

0,15

0,50

Примітка. Номер кільця наведено на зовнішньому боці поруч із заводським номером.

Оптична схема сферометра ІЗС-8 показана на рис. 1.

Рисунок 1 - Оптична схема сферометра

Всередині масивного корпуса по точним направляючим 3 переміщується вимірювальний стержень 1, на якому жорстко закріплена міліметрова шкала 2. Противага (гідравлічна) 4 призначена для забезпечення плавного стикання кульки вимірювального стержня з поверхнею вимірюваної деталі 5. Шкала 2 освітлюється освітлювачем 6. Об’єктивом 7 відлікового мікроскопа (збільшення 5х) зображення шкали 2 за допомогою прямокутної призми 8 та полупентапризми 9 проектується в передню фокальну площину окуляра 12 (збільшення 12,5х). Для зручності роботи оптична вісь окулярної частини відлікового мікроскопа нахилена під кутом 450. Відліковим пристроєм мікроскопа є спіральний окулярний мікрометр ОМС. На нерухомій окулярній сітці 10 нанесена лінійна шкала (10 поділок) та індекс. На сітці 11, що повертається за допомогою маховичка 13, нанесено одинадцять витків подвійної спіралі Архимеда та кругова шкала, поділена на 100 частин.

Вигляд поля зору окуляра є результатом накладання трьох шкал: міліметровох шкали, шкали десятих часток міліметра та шкали сотих і тисячних часток міліметра.

Для здійснення відліку необхідно поворотом маховичка встановити шкалу 2 так, щоб штрих міліметрової шкали, що знаходиться в зоні витків, опинився точно посередині між лініями найближчого до нього витка спіралі. Індексом для відліку міліметрів слугує нульовий штрих нерухомої шкали.

На рис. 1.г штрих "12" пройшов нульовий штрих шкали десятих часток, а штрих "13" ще не дійшов до нього. Відлік дорівнює 12 мм плюс відрізок від штриха "12" до нульового штриха. У даному випадку число десятих у цьому відрізку дорівнює двом. Соті та тисячні частки міліметра визначаються за круговою шкалою. Остаточний відлік дорівнює 12,2725 мм.

При роботі з ІЗС-8 розрахунок радіусів кривизни сферичних поверхонь (R) здійснюється з урахуванням радіуса вимірювального кільця (r) та радіуса кульок ρ (рис. 2)

за формулою:

де h - висота кульового сегмента (стрілка прогину), мм.

Для ввігнутої поверхні величину ρ беруть зі знаком "+", а для опуклой - "-".

Рисунок 2 - Схема вимірювань

2. Завдання

1. Вивчити конструкцію та технічні характеристики сферометра ІЗС-8.

2. Виміряти висоту кульового сегмента опуклої та ввігнутої сферичних поверхонь.

3. Розрахувати радіуси кривизни опуклої та сферичної поверхонь.

4. Здійснити оцінку точності виконаних вимірювань.

Порядок проведення лабораторної роботи

1. Підняти стержень з контактною кулею маховичком, закріпити стержень у верхньому положенні стопорним гвинтом. Увага! Стержень підвішений в корпусі сферометра на капроновій нитці та потребує обережного ставлення!

2. Встановити прилад на еталонну поверхню І (див. рис. 1), відкріпити стопорний гвинт та, обертаючи маховик проти годинникової стрілки, обережно опустити стержень до стикання з цією площиною.

3. Здійснити відлік за допомогою мікроскопа з спіральним окулярним мікрометром.

4. Повторити вимірювання не менше 6 разів, кожен раз піднімаючи стержень та зсуваючи прилад по еталонній пластинці. Результати вимірювань занести в табл. 3.

5. Перенести прилад на перший вимірюваний виріб ІІ (див. рис. 1) та аналогічно провести не менше шести вимірювань. Результати вимірювань занести в табл. 3.

6. Перенести сферометр ІЗС-8 на другий вимірюваний виріб ІІІ (див. рис. 1) та повторити вимірювання по п. 5 не менше ніж 6 разів. Результати вимірювань занести в табл. 3.

7. Здійснити необхідні обчислювання для визначення радіусів кривизни сферичних поверхонь.

Вимірювання висоти кульового сегмента