根据美国量规设计(AGD)规范,大多数刻度盘指示器的总测量范围至少是2.5 r。许多年前,机床精度要求宽广的测量范围,以帮助机械师逐渐达到规范要求,那会儿,扩大传统指示器的测量范围能够起到一定作用。但是现在,计量供应商经常建议大家选择一款指示器,将被测零件的公差范围控制在单针转数的1/10~1/4之间。这个误差区间很大,读数难度系数低,并且表盘上留下了足够的区域,方便检查是否存在超差情况。零件超出半个公差时,很容易通过读数发现。
对于大多数比较测量应用来说,2.5 r完全是没有必要的,有时甚至会成为一种负担。指示器的指针摆动很快,机械师偶尔会错过一转不足为奇。在标准刻度盘指示器上,一旦操作人员分心或训练不良、监管不善或操作匆忙,很有可能将超出一个公差的测量值判定为符合规范。一时的疏忽或对量规设置和操作的错误理解,转身就会带来各种错误。
在飞机工业中,至少有一个有文献记载的实例。在该实例中,一整批尺寸超标的部件居然顺利通过了检查并安装在组件中。但是文件中并未记录在发现这个昂贵的错误后,对机械师(或操作员)或他的上司做出了怎样的处理。但是,这种情况确实还在其他公司和其他行业出现过。
如果建议使用覆盖公差带,精确至1/10~1/4针转的指示器,那么为什么要使用范围大于所需的量规呢?此时,可以用千分尺比较仪替代刻度盘指示器,特别是以非常高的分辨率进行测量(例如接近20 μ"/0.5 μm)时。任何模拟设备都存在范围和分辨率的限制,千分尺比较仪也不例外。它比刻度盘指示器具有更高的分辨率,但是范围更小。然而,这恰好是我们在测量过程中所希望的特定优势。有限范围并非导致高公差作品的主要因素,甚至反过来还可以防止类似测量误差。
刻度盘指示器一般无法提供高分辨率读数。它们的高置信度范围通常为0.000 1"/2 μm。按照尽可能高的标准进行刻度盘指示器制造也只能在分辨率上得到适度的提高。这是因为刻度盘指示器中的大量零件产生的公差会累积。超精密测量所需的高放大率会放大这些误差,表现为精度、滞后和(或)可重复性降低。
光谱一端的测量通常需要借助具有高性能电子器件的电子放大器。然而,仍然有理由选择机械测量工具。典型的例子包括预算限制和避免在要求便携性的应用中,通过电缆将手持量规连接至传感器。
因此,千分尺比较仪解决了齿轮式刻度盘指示器的固有机械问题,但成本比电子放大器和探头低。具体原因如下:
● 在千分尺比较仪中,主轴的行程由精密滚珠导轨引导。不仅消除了摩擦,而且提供了强大的轴向刚度,减少侧隙。确保将运动一对一地转换为指示器运动。
● 防震系统阻断了主轴与齿轮在快速运动中碰撞产生的冲击。通过减少所需齿轮的数量来减少放大误差。
● 用珠宝镶嵌的部件将齿轮和杠杆运动的灵敏度和准确性最大化,而内置的校准调整确保即使是最微小的误差也能够进行微调。
● 所有这些特性都确保了最高的精度,但是千分尺比较仪仍然保留了所有使得刻度盘指示器极其实用和易于使用的特性。包括:内置、可锁定、精细的调整控制,可调的公差标记,以及快速响应指针。
那么,底线是什么?千分尺比较仪的分辨率和准确度比刻度盘指示器高5~10倍,而价格却没有差别。电子放大器的分辨率和准确度比千分尺比较仪高出约10倍,但是价格更高,并且存在与使用量规的分辨率过高相关的问题风险。因此,在不考虑范围的情况下,比较器提供最佳的分辨率和精度值。如果您希望高性能而又预算有限,建议使用千分尺比较仪。
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