Вимірювання за допомогою інструментального мікроскопа, Контент-платформа
Тульський державний університет
Кафедра «Інструментальні та метрологічні системи»
МЕТРОЛОГІЯ, СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА СЕРТИФІКАЦІЯ
Лабораторна робота №6
Вимірювання за допомогою інструментального мікроскопа
Методичні вказівки
Ознайомлення з пристроєм мікроскопа та методикою вимірювання лінійних та кутових розмірів.
2. Теоретична частина
Інструментальний мікроскоп застосовується для вимірювання точних лінійних та кутових розмірів. Дуже зручно застосовувати мікроскоп для вимірювання різьбового різального та вимірювального інструменту, плоских фасонних калібрів, фрез, різців, вирубних штампів, що мають складний профіль.
2.1. Оптична схема мікроскопа
Оптична схема мікроскопа представлена на рис. 1
Мал. 1. Оптична схема мікроскопа
1 - лампа; 2 – світлофільтр; 3 – дзеркало; 4 – конденсор; 5 - предметний столик;
6 – змінний об'єктив; 7 – призма; 8 – захисне скло; 9 – лімб; 10 – площина сітки;
11 - окуляр; 12 – кутомірний окуляр; 13 – площина шкали хвилин; 14 - кутомірний
об'єктив; 15 - світлофільтр; 16 – дзеркало; 17 - діафрагма
Пучок променів від лампи 1 проходить через зелений світлофільтр 2 діафрагму 17 і за допомогою дзеркала 3 і конденсора 4 висвітлює вимірюваний виріб, встановлений на предметному столику 5.
Змінний об'єктив 6 через обертальну призму 7 і захисні скла 8 проектує зображення площину сітки 10 окуляра 11.
Відліковий кутомірний пристрій складається з лімба 9 з градусними поділами, об'єктива 14, що проектує зображення штрихів лімба в площину шкали хвилин 13окуляра 12. Лімб 9 через зелений світлофільтр 15 висвітлюють лампочкою або через дзеркало 16 розсіяним світлом приміщення.
2.2. Основні частини мікроскопа
Мікроскоп складається з наступних основних частин (рис. 2):
Мал. 2. Основні складові мікроскопа
1 – стіл; 2 – основа; 3 – барабан поздовжньої подачі; 4 – барабан поперечної подачі;
14 – тубус мікроскопа; 17 – стійка
Стіл 1 може переміщатися з основи у двох взаємноперпендикулярних напрямках. Переміщення здійснюється за допомогою мікрометричних гвинтів, що несуть барабани поздовжньої подачі З і поперечної подачі 4. Ціна поділу на барабанах малих інструментальних мікроскопів дорівнює 0,01 мм, а на барабанах великих інструментальних мікроскопів - 0,005 мм.
Загальний відлік, що характеризує положення столу складається з суми відліків, знятих по гільзі мікрогвинта і барабану гвинта. Ціна поділу на гільзі – 1 мм. Витрата шкали на гільзі – 25 мм.
У великому інструментальному мікроскопі стіл може переміщуватися додатково в поздовжньому напрямку до 150 мм, а поперечному - до 50 мм. Для збільшення переміщення відсувають стіл між столом і упором мікрогвинта вкладають необхідні заходи довжини.
У малому мікроскопі стіл може переміщуватись додатково в поздовжньому напрямку ще на 50 мм. Для збільшення переміщення відсувають стіл праворуч і між столом і упором підстави вкладають необхідні кінцеві заходи довжини.
Тубус мікроскопа 14 може переміщатися по стійці 17 з метою отримання різкого зображення виробу, покладеного на скло столу. Для того, щоб перемістити тубус, слід відкріпити гвинт 13 і, обертаючи головку 16, перемістити тубус у потрібне положення і потім знову його закріпити.
У верхнючастину тубуса вставлено окуляр 12, під яким розташована сітка. У середній частині сітки нанесено два перпендикулярні пунктирні штрихи (рис. 3). Сітка розміщується в корпусі 6 (рис. 2.) і може повертатися навколо оптичної осі тубуса на повний оберт за допомогою головки 15. На периферії сітки нанесена кутова шкала, ціна розподілу якої дорівнює 1°.
Зображення градусної шкали за допомогою кутомірного об'єктива мікроскопа 11 проектується на шкалу, ціна поділу якої дорівнює одній хвилині. Сумарний відлік, що характеризує кутове положення сітки, дорівнює сумі відліків за шкалою градусів та шкалою хвилин.
Мал. 3. Мал. 4. Мал. 5.
На рис. 4 представлено поле зору кутомірного мікроскопа при відліку 12 12'. Висвітлюється шкала за допомогою дзеркальця 10.
Збільшення мікроскопа може бути змінено за рахунок зміни об'єктива 7 і може приймати значення 10, 20 або 30 для малого інструментального мікроскопа.
2.3. Порядок вимірювання розмірів за допомогою мікроскопа.
2.3.1. Вимірювання лінійних розмірів
1. Добиваємося чіткого зображення штрихових ліній сітки та її кутомірної шкали, обертаючи діоптрійні кільця окулярів 11 та 12.
2. За допомогою головки 15 повертаємо сітку до отримання нульового відліку на кутомірній шкалі (рис. 5).
3. Добиваємось чіткого (різкого) зображення предмета, покладеного на стіл за рахунок переміщення тубуса головкою 16 (рис 2) при відкріпленому гвинті 13.
4. Маємо предмет на столі так, щоб грань предмета, що обмежує вимірюваний контур, була видна в окуляр 12. При цьому на гільзі відліку переміщень має бути показання, що забезпечує можливість переміщення столу з метою наведення пунктирної штрихової лінії на другу грань предмета. Встановлюватинульове показання на гільзі не слід. Точного збігу видимого контуру предмета з пунктирною лінією сітки досягаємо за рахунок повороту столу за допомогою накатної головки 5.
5. Щоб зробити вимір розміруl1(рис. 6) необхідно поєднати поперечну пунктирну лінію сітки зі стороною ВС виробу і зробити перший відлік на барабані 3 і гільзі поздовжнього переміщення. Після цього стіл ще двічі відводиться убік за допомогою барабана 3 і знову встановлюється в положення, при якому поперечна лінія сітки поєднується зі стороною ВС. При цьому знімаються ще два показання і визначається середня величина показань і трьом окремим показанням.
Мал. 6. Схема вимірювання лінійного розміру
6. Після зняття трьох відліків на стороні ВС стіл з виробом переміщається за допомогою барабана поздовжньої подачі і встановлюється в положення, при якому поперечна лінія сітки суміситься зі стороною ДЕ. Знову знімаються три відліки і перебуває їхнє середнє значення. Шуканий розмірl1визначається як різницю двох середніх значень показань у момент поєднання поперечної лінії зі сторонами ВС та ДE.
Аналогічно вимірюється розмірl2.
2.3.2. Вимірювання кутів
1. Встановивши предмет на стіл, домагаємося того, щоб у зору мікроскопа опинилася одна зі сторін кута.
2. Повертаємо сітку за допомогою головки 15, а також переміщуємо стіл у поздовжньому чи поперечному напрямку, домагаючись того, щоб будь-яка половина пунктирних ліній сітки поєдналася зі стороною кута.
3. Знімаємо показ по кутомірній шкалі, а потім повертаємо сітку на деякий кут і знову поєднуємо пунктирну лінію з тією ж стороною. Поєднання пунктирної лінії зі стороною кута проходить тричі.Покази по кутовий шкалою записуються у таблиці відліку, та був перебуває середня величина показань.
4. Повертаємо сітку, а за потреби ще переміщуємо і стіл, домагаючись того, щоб та сама половина пунктирної лінії збіглася з другою стороною кута. Знову знімаємо три відліки, що відповідають моментам суміщення пунктирної лінії зі стороною кута та записуємо їх у таблицю відліку.
Розмір вимірюваного кута дорівнює різниці середніх значень показань з обох боків кута.
2.3.3. Вимірювання радіусів
Мал. 7. Схема вимірювання радіусу
Радіус кола, що обмежує предмет у цьому перерізі, визначається за рівнянням
,
деa- половина довжини хорди, що стягує досліджуваний сегмент;
h- Висота сегмента.
Порядок вимірювання радіусу такий:
1. Встановлюємо нульове показання на кутомірній шкалі;
2. Тричі поєднуємо поздовжню пунктирну лінію сітки з найвищою (або навпаки з найнижчою) точкою дуги, фіксуючи величини відліків на барабані та гільзі поперечного переміщення столу;
3. Знаходимо середнє арифметичне трьох відліків YM, а потім встановлюємо стіл у положення, при якому показання барабана і гільзи YN буде відрізнятися від YM на величинуh. Значенняhкраще брати заокругленим (0,5 мм; 1,0 мм; 1,5 мм) для спрощення обчислень;
4. Поздовжнім переміщенням столу добиваємося того, щоб точка перетину пунктирних ліній сітки збігалася послідовно з точкою дуги, що знаходиться на лівому кінці сегмента, а потім з точкою, що знаходиться на його правому кінці. У кожному положенні столу знімаються три показання по барабану і гільзі поздовжнього переміщення столу. Це дозволяє визначити величину хорди 2a = ХL - ХK.Далі за наведеною вище формулою визначаємо величину радіуса.
3. Контрольні питання
1. Поясніть пристрій та вкажіть область застосування інструментального мікроскопа.
2. Як можна збільшити переміщення столу мікроскопа в поперечному чи поздовжньому напрямі?
3. Розкажіть як вимірюються лінійні розміри, кути чи радіуси кола?
Лабораторія лінійних та кутових вимірювань
ВИМІР ПЛОСКОГО ФАСОННОГО КАЛІБРУ З ДОПОМОГЮ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МІКРОСКОПУ
ПРИКЛАД ОФОРМЛЕННЯ РОБОТИ
Завдання.Виміряти на інструментальному мікроскопі плоский фасонний калібр. Результати вимірів занести до таблиці.
Ескіз калібру(з літерним позначенням вимірюваних розмірів)
1. Показання по поздовжньому та поперечному гвинтам у момент поєднання ризику перехрестя зі стороною контуру або в момент поєднання центру перехрестя з наміченою точкою контуру.