量塊的產(chǎn)生及檢定方法研究

梁靜++吳世卿

摘 要：量塊又叫量規(guī)，它是幾何量計(jì)量中從長(zhǎng)度的自然基準(zhǔn)傳遞到實(shí)物基準(zhǔn)，保證量值統(tǒng)一的端面基準(zhǔn)量具，也是在長(zhǎng)度計(jì)量中使用最廣泛和準(zhǔn)確度最高的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)。幾乎所有的量具、量?jī)x和長(zhǎng)度光學(xué)計(jì)量?jī)x器都用到量塊來(lái)檢定和校正，甚至某些尺寸精度要求較高的零件幾何尺寸也直接用量塊來(lái)測(cè)量。可見(jiàn)對(duì)量塊校準(zhǔn)和檢定的好壞，直接影響到長(zhǎng)度計(jì)量量具的精度和量值的溯源，乃至影響到計(jì)量工作與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)。

關(guān)鍵詞：量塊；使用；比較檢定法；

一、量塊與量值傳遞的基本概念

（一）量塊的概念

量塊是用耐磨材料制造，橫截面為矩形，并具有一對(duì)相互平行測(cè)量面的實(shí)物量具。按JJG146-2011《量塊檢定規(guī)程》規(guī)定，量塊主要以長(zhǎng)度偏差劃分為K級(jí)和0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)等5級(jí)。按長(zhǎng)度的測(cè)量不確定度劃分為1～5等。即量塊的“級(jí)”和“等”是從成批制造和單個(gè)檢定2個(gè)不同角度進(jìn)行精度劃分的2種形式。

（二）量值傳遞概念

“米”這一長(zhǎng)度的基準(zhǔn)的建立，統(tǒng)一了長(zhǎng)度的量值，它的復(fù)現(xiàn)值應(yīng)當(dāng)和不同長(zhǎng)度的量值聯(lián)系在一起。這便是我們所說(shuō)的量值傳遞，也就是把長(zhǎng)度的計(jì)量基準(zhǔn)（即光波）所復(fù)現(xiàn)出來(lái)的長(zhǎng)度的計(jì)量單位（即米），借助于檢定各級(jí)的長(zhǎng)度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（線紋尺或者是量塊）的活動(dòng)，將其傳遞給那些普通的計(jì)量器具。

量塊長(zhǎng)度量值的傳遞體系為：

米定義→國(guó)際計(jì)量委員會(huì)（輻射）→工作（輻射）→高等級(jí)量塊→低等級(jí)量塊→各類工作計(jì)量器具。

二、量塊的使用與維護(hù)

（一）量塊使用的標(biāo)準(zhǔn)條件及姿態(tài)

量塊使用的標(biāo)準(zhǔn)條件為：使用溫度為20℃，大氣壓力為101.325kPa；其標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)為：長(zhǎng)度≤100mm的量塊，測(cè)量或使用其長(zhǎng)度尺寸時(shí)，量塊的軸線可垂直或水平安裝；長(zhǎng)度>100mm的量塊，測(cè)量或使用其長(zhǎng)度尺寸時(shí)，量塊的軸線應(yīng)水平

安裝。

（二）量塊的使用原則

（1）盡可能使用量塊的中心長(zhǎng)度原則：量塊2個(gè)測(cè)量面之間的長(zhǎng)度變動(dòng)量在制造和加工時(shí)不可能做到十分理想的程度。為了將由此對(duì)測(cè)量不確定度所造成的影響程度降到最低，在使用量塊時(shí)必須以中心長(zhǎng)度為準(zhǔn)。

（2）量塊組合的使用原則：

量塊直接組合時(shí)，一般作為內(nèi)尺寸使用，將量塊清洗擦干后用量塊附件夾緊即可。量塊通過(guò)研合組合使用時(shí)要把握以下原則。

a.組合量塊總數(shù)通常不應(yīng)超過(guò)4塊。

b.根據(jù)所需組合尺寸從消去量塊尺寸最小位數(shù)開(kāi)始。即先從所需尺寸的最后l位或2位數(shù)字開(kāi)始選擇量塊，每選用l塊量塊至少使組合尺寸的最后1位小數(shù)消除。

c.避免量塊尺寸重復(fù)。

（三）量塊的維護(hù)

（1）注重量塊的防銹：

a.在每次測(cè)量后，應(yīng)立即用航空汽油或無(wú)水酒精和潔凈干布清潔量塊測(cè)面，去除灰塵、金屬屑、油污等。量塊閑置時(shí)要涂抹凡士林油或防銹油等防銹涂料.包裝后放入專用盒中保存。

b.量塊應(yīng)存放在干燥、無(wú)腐蝕性氣體、通風(fēng)良好及無(wú)灰塵的地方。其環(huán)境溫度為18～25℃，濕度不大于60%。常用量塊可放入干燥器內(nèi)，隨用隨取，省去涂油和清洗環(huán)節(jié)。

c.使用量塊時(shí)，必須戴上手套。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，如量塊不可避免與手接觸時(shí)。用后必須立即清洗。講話時(shí)不要面向量塊。以防唾液噴濺到量塊測(cè)量面導(dǎo)致銹蝕。

（2）避免量塊劃痕及磕碰損傷：

a.量塊使用場(chǎng)所必須保持清潔，以防量塊在研合時(shí)因灰塵或其他臟物將測(cè)量面劃傷。

b.與量塊測(cè)量面接觸的平晶、平板、儀器工作臺(tái)等不允許有突起的銹蝕、碰傷和毛刺等缺陷，使用前必須用天然油石打磨清除平整.嚴(yán)重的需經(jīng)修理后方可使用。

c.量塊不準(zhǔn)存放在強(qiáng)磁場(chǎng)附近。

d.量塊應(yīng)平整、平行地排放在盛器中，以免量塊棱角碰傷其他量塊的測(cè)量面或邊緣.導(dǎo)致量塊缺損或起毛。移動(dòng)量塊盛器時(shí)要保持平穩(wěn)，以防量塊滑動(dòng)碰傷。

（四）量塊的周期檢定分析

在實(shí)際的工作中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)量塊的實(shí)際使用情況來(lái)確定檢定的最佳周期，周期過(guò)短或者過(guò)長(zhǎng)都不合適。參考量塊檢定規(guī)程JJG146-2011，我們可以將量塊的檢定周期確定在3個(gè)月至2年這個(gè)范圍中。

三、量塊的比較檢定方法

在我國(guó)各級(jí)計(jì)量部門中用來(lái)進(jìn)行比較法檢定的量塊比較儀有光波、機(jī)械光學(xué)、電感、電容干涉儀，這都源于立式接觸干涉比較儀，測(cè)量結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。其中1為傳感測(cè)頭，2為標(biāo)準(zhǔn)量塊，3為標(biāo)稱長(zhǎng)度與2相同的被測(cè)量塊，檢定時(shí)先以標(biāo)準(zhǔn)量塊的長(zhǎng)度對(duì)傳感測(cè)頭位置進(jìn)行標(biāo)定（或復(fù)零），然后再提升測(cè)頭并將其移至被檢量塊上，對(duì)被檢量塊進(jìn)行檢定，從傳感測(cè)頭獲取被檢量塊同標(biāo)準(zhǔn)量塊間的長(zhǎng)度差，以確定被檢量塊的精度等級(jí)，有時(shí)也把這種測(cè)量方法稱為“點(diǎn)到面”式測(cè)量。

“點(diǎn)到面”式的檢定方法對(duì)工作臺(tái)的平面度要求很高，有些被測(cè)量塊可能存在彎曲現(xiàn)象，檢定結(jié)果就會(huì)與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn).在實(shí)際當(dāng)中，通常對(duì)于標(biāo)稱長(zhǎng)度大于10mm的量塊進(jìn)行檢定時(shí)選用帶肋工作臺(tái)，工作臺(tái)肋長(zhǎng)邊方向呈凸起的弓形，中間部分比其余各肋表面組成的平面高出0.4～0.6μm；對(duì)標(biāo)稱長(zhǎng)度小于10mm的量塊進(jìn)行檢定時(shí)，常選用瑪瑙工作臺(tái)，此工作臺(tái)中間瑪瑙球面比其周圍各肋表面所組成的平面高出2～3μm.主工作臺(tái)在儀器上安裝好以后，由其他肋表面所組成的平面比輔助工作臺(tái)的肋表面所組成的平面高出10～50μm，雖然這種設(shè)計(jì)方法能夠在一定程度上解決小量塊的彎曲問(wèn)題，但對(duì)于大量塊而言， 測(cè)量時(shí)實(shí)際上是傾斜放置在工作臺(tái)上的，此傾角會(huì)帶來(lái)二次誤差。

四、結(jié)論

本文介紹了量塊的相關(guān)概念，提出了量塊的使用原則以及量塊的維護(hù)方法，最后給出了量塊的比較測(cè)量法。對(duì)正確的使用和檢定量塊具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳津平.量塊比較檢定方法及儀器的研究[D].天津：天津大學(xué)，1999.