萬能測長機在基準量塊尺寸校準中的應用

劉 巖，吳艷玲，楊 麗

（中航工業哈爾濱軸承有限公司 質量保證部，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

量塊是由兩個相互平行的測量面之間距離來確定其工作長度的高精度量具，其長度為計量器具的長度標準。通過對計量儀器、量具和量規等示值誤差的檢定方式，使軸承加工中各種成品的尺寸能夠溯源到長度基準。因此量塊的精度在尺寸傳遞中起到至關重要的作用。HELIOSIP1000M萬能測長機是一種長度計量工具，它以其強大的計量檢測功能和高精度的儀器性能在工業生產中得到廣泛的應用。我公司計量檢定工作都是以量塊為基礎進行尺寸傳遞，此前基準量塊的尺寸都是委托外單位校準，往往需要兩個星期的時間，這就無法保證檢測效率。另外，在運輸過程中易出現量塊磕碰傷現象，難以保證量塊精度，現在利用萬能測長機對基準量塊進行校準只需三天即可完成，大大提高了工作效率，保證了尺寸傳遞的準確性、可靠性及有效性。

2 測量原理

通常在計量領域所說的量塊尺寸即為量塊的中心長度，它不能通過直接測量得到，而是通過上一級量塊的中心長度偏差與被測量塊的測值計算出被測量塊的中心長度偏差。萬能測長機帶有測量軸，采用光柵測量系統，嚴格按照阿貝測量原理即被測件與測量元件“共線”設計而成，這樣的系統通過程序控制軟件使量塊的校準可以由直接測量得到，減少測量過程中的累積誤差，保證了高精度的測量結果。

3 校準方法

首先，把被校準量塊放在測量平臺上與機器進行合溫，以便測量。然后根據量塊尺寸大小確定裝夾方式。進入IK220控制軟件，根據被校準量塊的薄厚程度選擇適當的測力。調整工作臺的高度、圍繞水平軸向的傾斜度、垂直軸向的旋轉，對被校準量塊的中心長度進行測量。最后對校準結果進行處理，輸出報告。

4 量塊的校準過程

首先把被校準量塊放在測量平臺上與機器進行合溫，以便測量。選用一對硬質合金球面測頭，利用量塊夾根據量塊尺寸確定裝夾方式。打開IK220控制軟件，根據量塊的薄厚選擇適當的測力并將測力值輸入軟件，以確保測頭與量塊工作面精確接觸。移動測量軸使兩個測頭接觸，通過預設值功能設置零位。移開測頭，將被校準量塊置于兩個測頭中間，把溫度補償裝置連接在量塊的非工作面上以便對量塊進行溫度補償。使測頭與量塊緩緩接觸，在三維空間調整工作臺高度、量塊的前后距離、垂直軸向的旋轉、圍繞水平軸向的傾斜度，找到量塊的最小點，此時IK220軟件上會顯示出數值，此值即為被校準量塊的中心長度的實際值，為使校準結果準確可靠，應對被校準量塊進行多次測量取其平均值作為最后的校準結果。

舉例分析如下：

取125mm量塊作為校準對象，使用測力為3N，對量塊進行重復測量5次，記錄數據見表1。

表1 測量數據

表中i—測量次數，

X i—第i次測量的實際值。

5 誤差分析

由德國HELIOS公司推出的HELIO-SIP1000M型萬能測長機具有高精確度的特點，其最大允許誤差為（0.08+0.4×10-6L）μm（L為mm），而被校準量塊的最大允許誤差為0.5μm，因此萬能測長機對量塊進行校準完全可以滿足要求。

引起測量誤差的主要原因有以下5點：

（1）溫度梯度變化。萬能測長機對溫度梯度變化的要求是室溫20℃，每小時變化不大于0.3℃，如溫度變化較大會引起測值漂移，應停止測量。

（2）由空氣流動造成的測值不穩。萬能測長機能精確到0.01μm，在測量期間盡量避免工作間人員頻繁流動。

（3）被測件與機器是否在等溫情況下測量。

（4）被測件自身的加工質量，如平面度較差會給測量帶來一定誤差。

（5）機器本身的最大允許誤差。

6 結束語

量塊中心長度的準確校準是尺寸能否精確傳遞的關鍵。通過萬能測長機的光柵測量系統，利用其高精度的特點，配合其溫度補償，測力可調等功能對量塊進行校準，可以保證校準結果的準確性從而使尺寸精確傳遞，提高了工作效率并為公司節省了開支。