Лабораторная работа №6. Измерение диаметра отверстия контактным методом и расстояния между отверстиями проекционным методом на инструментальном микроскопе
1. Цель и содержание работы.
Целью работы является ознакомление с устройством инструментального микроскопа типа ММИ и приемами работы на нем совместно с приспособлением ИЗО-1 и приспособлением ОГУ-22.
В процессе выполнения работы необходимо измерить диаметр отверстия изделия с помощью приспособления ИЗО-1 и расстояние между центрами отверстий изделия с помощью окулярной головки двойного изображения ОГУ-22.
2. Малый инструментальный микроскоп типа ММИ.
2.1. Назначение прибора и основное устройство
Малый инструментальный микроскоп предназначен для измерения линейных размеров в прямоугольных координатах. На рис. 1. представлена оптическая схема малого инструментального микроскопа.
Рис. 1. Оптическая схема инструментального микроскопа ММИ
Пучок лучей от источника света 1, пройдя светофильтр 2 и диафрагму 3, попадает на зеркало 4, которое изменяет его направление на 90° относительно первоначального.
Ирисовая апертурная диафрагма 3 расположена в передней фокальной плоскости конденсора 5, из которого выходит параллельный пучок лучей, освещающий объект, установленный на предметном столике 6 или в специальном приспособлении. От измеряемого объекта лучи попадают в один из сменных объективов 7, 8 или 9.
Дальше лучи попадают на оборачивающую призму Порро 10. Оборачивание изображения призмой 10 осуществляется для того, чтобы видимое направление перемещения объекта совпадало с действительным перемещением стола. На рис. 2 показано как оборачивается на 180° изображение в призме Порро и становится прямым.
Рис. 2. Ход лучей в призме Порро
После призмы лучи проходят два защитных стекла 11 и строят изображение объекта в плоскости сетки 13 сменной окулярной головки. Сетка и изображение объекта рассматриваются при помощи окуляра 14. С сеткой 13 жестко связан угломерный стеклянный лимб с ценой одного деления 1°. Изображение штрихов лимба рассматривается через отсчетный микроскоп.
В отсчетном микроскопе лучи света от искусственного или естественного источника света отражаются от поворотного зеркала 19, проходят зеленый светофильтр 18 и освещают лимб 12. Объектив микроскопа 17 состоит из двух двухлинзовых склеенных компонентов и переносит увеличенное изображение штрихов лимба в плоскость сетки 16. На сетке нанесена шкала, имеющая 60 делений ценой одного деления 1'. Изображение рассматривается через окуляр микроскопа 15. Лимб 12 и сетка 13 могут вращаться вокруг оси, совпадающей с оптической осью микроскопа.
В схеме установлено два защитных стекла 11, для того, чтобы герметизировать тубус микроскопа и окулярную головку во время смены последней. Одно стекло закреплено в тубусе, а второе – в сменной головке.
Конструкция микроскопа представлена на рис. 3. Микроскоп состоит из чугунного основания 20, на котором смонтирован предметный стол 21 с микрометрическими винтами продольного 32 и поперечного 23 перемещений и колонка 29.
Рис. 3. Конструкция инструментального микроскопа ММИ
По направляющим типа "ласточкин хвост" колонки при помощи реечной передачи перемещается кронштейн с визирным микроскопом 26. Реечный механизм приводится в движение маховичком 28. Кронштейн фиксируется в необходимом положении стопором 24. В задней стенке основания вмонтировано осветительное устройство 31.
Предметный стол 21 может перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях по направляющим трения качения (шариковым направляющим) при помощи двух микрометрических винтов. На гильзе микрометрических винтов нанесено двадцать пять делений с ценой одного деления 1 мм. Шаг микровинта также 1 мм. На барабанчике нанесено двести делений с ценой одного деления 0,005 мм. Силовое замыкание между кареткой и торцом микровинта осуществляется при помощи двух пружин растяжения. В центре стола имеется предметное стекло, на которое устанавливается измеряемый объект. При измерении объектов длиной более 25 мм между торцом продольного микровинта и кареткой могут устанавливаться плоскопараллельные концевые меры длины, в результате чего предел измерения увеличивается до 75 мм. Концевые меры укладываются на специальную шлифованную площадку 33 основания. Для поворота стола вокруг вертикальной оси в пределах ±5° служит винт 22.
Колонка 26 при помощи маховичка 30 может наклоняться относительно вертикального положения влево и право на 10°. Угол наклона определяется по шкале, нанесенной на гильзе маховичка. Цена деления шкалы 30 минут. Наклон производится для получения резких изображений резьбовых и других профилей, наблюдаемых под углом их подъема. В вертикальном положении колонка фиксируется специальным фиксатором.
2.2. Техническая характеристика
Увеличение окуляра – 10 крат.
Увеличение микроскопа – 10; 30; 50 крат.
Диаметр поля зрения – 21; 7; 4,2 мм.
Цена деления отсчетных микровинтов – 0,005 мм.
Увеличение отсчетного угломерного микроскопа – 42 крат.
Цена деления шкалы отчетного угломерного микроскопа – 1 угл. мин.
3. Приспособление для измерения отверстий изо-1
3.1. Назначение и технические требования
Приспособление для измерения отверстия ИЗО-1 к универсальному микроскопу УИМ-21 предназначено для внутренних линейных измерений контактным методом, диаметров отверстий, ширины пазов, канавок и т.д.
Оно может также служить приспособлением к инструментальным микроскопам малой модели ММИ и большой модели БМИ. В лабораторной работе приспособление используется совместно с инструментальным микроскопом малой модели ММИ.
На рис. 4 изображен инструментальный микроскоп ММИ с установленным на нем приспособлением ИЗО-1.
Пределы измерений при установке приспособления на малом инструментальном микроскопе составляют от 5 до 70 мм.
Наибольшая глубина измеряемых отверстий – 13 мм.
Измерительное усилие – 0,150,05 Н.
Максимальный угол поворота зеркала 8 равен 3о.
Рис. 4. Инструментальный микроскоп ММИ с установленным приспособлением ИЗО-1
Погрешность показаний при измерении с учетом поправок на шкалы (1,5+ L/100) мкм, где L – измеряемая длина в мм.
3.2. Конструкция и оптическая схема
Приспособление состоит из корпуса, закрепляемого с помощью гайки на объективе микроскопа (рис. 4).
Внутри корпуса приспособления закреплены осветительная система, стеклянная пластина с биссектором и качающееся зеркало с жестко закрепленными с ним измерительным наконечником и рычагом для изменения направления измерительного усилия наконечника.
На рис. 5 изображена оптическая схема инструментального микроскопа с приспособлением. Изображено положение I, когда измерительный наконечник 5 под действием пружины 6 касается левой стороны диаметра отверстия измеряемого кольца 4.
Поток света от источника света 1 освещает стеклянную пластину 2 с биссектором, затем отразившись от зеркала 8, с помощью объектива 9 дает изображение биссектора в плоскости штриховой сетки 10. Резкость изображения биссектора 2 (рис. 5) регулируется поворотом оправы, в которой закреплена лампочка приспособления.
Рис. 5. Оптическая схема приспособления ИЗО-1.
Перемещая предметный стол 3, изменяют натяжение пружины 6 и одновременно наклон зеркала 8 до тех пор, пока не получится картина, изображенная на рис. 5г, т.е. когда средняя штриховая риска штриховой сетки 10 будут располагаться в середине биссектора.
Эта картина рассматривается с помощью окуляра 11.
При повороте кольца 7 на 180о пружина 6 изменит направление действия, повернет зеркало 8 с наконечником 5 и наконечником займет положение II. Затем, перемещая предметный стол 3, также добиваются картины, изображенной на рис. 5г.
Разность показаний продольного отсчетного микровинта при контакте измерительного наконечника 5 в положениях 1 и 2 даст величину l, а сумма величины l и диаметра d измерительного наконечника 5 – величину диаметра D отверстия детали.
Отсчет при положениях I и II производится в момент, когда крест штриховой сетки и вертикальная риска, связанная с ним, проходят через середину биссектора (рис. 5г). Этим достигается постоянство измерительного усилия при контактах в положениях I и II.