ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МИКРОСКОПЫ. Реферат по теме Инструментальные микроскопы
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Министерство образования Российской Федерации Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова. Кафедра ЭТиАЭП Реферат по теме: «Инструментальные микроскопы» По дисциплине метрология, стандартизация и сертификация Выполнил: студент гр. ЭТ-01 Жигулин А.С. Проверил: старший преподаватель Зыбцев Ю.К. Барнаул 2012 Измерительные микроскопы являются наиболее распространенными оптико-механическими приборами. Их широко применяют в измерительных лабораториях машиностроительных заводов н научно-исследовательских институтов. На них можно проводить измерения линейных и угловых размеров в прямоугольной и полярной системах координат. Измерительные инструментальные микроскопы изго товляют трех типов: ММИ — малый инструментальный микроскоп. БМИ—большой инструментальный микро скоп и БИМ — бинокулярный инструментальный микро скоп. Малый инструментальный микроскоп ММИ (рис. 1 ) имеет основание 1. внутри которого размещена оптиче ская система, а снаружи — источник света 16. Для изме нения интенсивности светового потока оптическая схема имеет диафрагменную регулировку. По направляющим основания могут перемещаться салазки 3 с предметным столиком 4, который в середине имеет сквозное отверстие закрытое стеклом. Столик может перемещаться с помощью двух микровинтов 2 и 18 во взаимно перпендикулярных направлениях. Цена делений шкалы на барабане микровинтов 0,005 мм; диапазон перемещений 0 — 25 мм. Для расширения диапазона измерений между торцами микрометрического винта 18 и салазками можно помещать концевые меры. Наличие у стола возвратных пружин позволяет отводить стол от торца винта легким нажатием, а в образовавшееся пространство вставлять меру нужного размера. Микровинтом 19 стол можно поворачивать вокруг вертикальной оси на угол ±5°. На основании смонтирована вертикальная колонка 14, которая на опоре 15 может отклоняться от вертикали на угол ±12°30' с помощью маховика 17 со шкалой, имеющей цену деления 30'. По вертикальным направляющим колонки можно перемещать с помощью реечной передачи и маховика 12 кронштейн 11 с тубусом 6 визирного микроскопа. Фиксировать кронштейн в нужном положении на колонне можно винтом 13. На тубусе установлена штриховая окулярная головка 7. Через окуляр 9 наблюдают изделие, установленное на столе, а через окуляр 8 — шкалу отсчета угла поворота окулярной сетки, которую поворачивают диском 10. Резкость изображения изделия регулируют поворотом объектива 5. Большой инструментальный микроскоп, типа БМИ, в отличие от рассмотренной модели, имеет круглый предметный стол, который может поворачиваться маховиком на угол 360° вокруг вертикальной оси. Угол поворота стола можно оценить по круговой шкале и нониусу с ценой деления 3' Микроскоп типа БМИ отличается от малого инструментального микроскопа тем, что у малого продольный ход стола 75 мм, а типа БМИ 150 мм. Других существенных различий между этими моделями нет. В качестве головки 7 в инструментальных микроскопах чаще используют угломерную окулярную головку ОГУ-21. Она имеет довольно простую и оригинальную конструкцию. В корпусе головки установлено прозрачное стеклянное плоское кольцо. Его диаметр и определяет размеры головки. По краю кольца в радиальном направлении нанесены штрихи шкалы через 1°. На одной оси с этим кольцом расположена стеклянная пластина 20 с нанесенными на ней перекрещивающимися визирными линиями. Пересекающиеся штриховые и сплошные визирные линии образуют углы в 90, 60 и 30°. Диск 10 с помощью зубчатой передачи поворачивает сидящие на одной оси пластину с визирными линиями и градусную шкалу. Наблюдая в окуляр 8 шкалу 21 и пользуясь нониусом с ценой деления 1' можно точно определить угол поворота штриховых линий, видимых в окуляр 9.  Рис. 1 Инструментальный микроскоп типа ММИ Измерение длин на инструментальном микроскопе осуществляют оптическим визирным методом, который заключается в следующем. Для определения длины одну из визирных линий окулярной головки ОГУ-21 устанавливают по краю изделия и снимают отсчет с микровинта. Затем микровинтом перемещают стол до тех пор, пока эта же линия не совпадет с другим краем детали, и опять снимают отсчет. Разность отсчетов и будет являться действительным размером детали. При угловых измерениях используют нониус угловой окулярной головки. Для этого одну из линий окулярной головки совмещают с одной стороной изделия, а потом эту же линию с другой стороной. Измеряемый угол а определяют как разность отсчетов по градусной и минутной шкалам 21. Кроме головки типа ОГУ-21 в инструментальных микроскопах используется окулярная головка двойного изображения ОГУ-22. Она применяется для измерения расстояний между центрами отверстий, интервалов между штрихами шкал и сеток, диаметров отверстий. Принцип ее работы заключается в том, что в окуляре наблюдают двойное изображение отверстия, штриха или любой линии. При совмещении оптической оси головки с центром отверстия или штрихом два изображения отверстия или штриха стягиваются в одно. По микровинту берется соответствующий отсчет. Благодаря повышенной чувствительности визирования точность головки ОГУ-22 вдвое выше, чем головки ОГУ-21. Револьверная профильная окулярная головка ОГР-23 имеет поворачивающуюся пластину с нанесенными на ней профилями метрической резьбы разных шагов дугами окружностей разных радиусов. Совмещая вращением пластины нанесенные на ней профили с видимыми контурами детали, определяют шаг резьбы или радиус дугового профиля. В окуляре сбоку имеется неподвижная градусная шкала, по которой определяют угловое положение профилей на пластине относительно оси измеряемого изделия. Кроме сменных головок в комплект микроскопа могут входить сменные объективы, призматические стоики, центровые бабки, V-образные подставки, призмы, струбцины, прижимы для крепления деталей на столе, приспособление типа ИЗО-1, закрепляемое на объективе. Приспособление ИЗО-1 служит для измерения контактным методом внутренних размеров от 5 до 195 мм при максимальной глубине 13 мм. Малые отверстия бесконтактным методом измеряют с помощью приспособления ИЗО-2 с пределами измерений 0,2—40 мм. Для установки оси центров параллельно продольному перемещению столика применяют контрольный валик. Его помещают в центры, установленные на предметном столе. С образующей валика совмещают визирную линию на пластине 20 и перемещают столик вместе с валиком вращением микровинта либо вручную. При расхождении визирной линии с образующей валика винтом поворота стола выставляют валик параллельно этой линии, устраняя перекос. Детали размером более 25 мм измеряют с помощью концевых мер длиной 25, 50, 75, 100 и 125 мм. Изображение детали на экране с увеличением 10, 15, 30 и 50х получают с помощью проекционной насадки ПН-7. Универсальный измерительный микроскоп УИМ-21 (рис. 2) в качестве основания имеет массивную литую станину 1, по направляющим качения которой могут  Рис.2 Универсальный измерительный микроскоп типа УИМ-21 перемещаться две каретки — продольная 3 и поперечная 11 на верхней части каретки 3 имеется цилиндрический желоб, в котором, как в направляющих, размещают центровые бабки 14 с центрами. Бабки фиксируют с помощью расположенных на них фигурных маховиков. На верхние опорные поверхности продольной каретки могут устанавливаться предметный стол и различные измерительные приспособления. Внутри поперечной каретки смонтирована осветительная система, а сверху — установлена вертикальная колонка 7 с направляющими, по которым с помощью реечного механизма может грубо перемещаться тубус 9 микроскопа 8. Так же как у инструментального микроскопа, колонка может поворачиваться в вертикальной плоскости с помощью маховичка 10 на угол ±10°. Ось поворота колонки перпендикулярна оси центров и лежит с ней в одной плоскости. На продольной и поперечной каретках установлены высокоточные стеклянные шкалы 4 с ценой деления 1 мм, точно такие же, как на шпинделе оптического длиномера. Шкалы имеют автономную подсветку. Над шкалами установлены отсчетные микроскопы 5 и б со спиральными нониусами, с помощью которых измеряют перемещения кареток. Цена деления спирального нониуса 0,001 мм. Пределы измерений по продольному микроскопу 200 мм, а по поперечному — 100 мм. При отпущенных стопорных винтах 13 и 16 поперечная и продольная каретки вручную быстро и легко могут быть установлены в нужном положении. Точные перемещения кареток осуществляются микровинтами 2 и 12. На передней стороне стойки микроскопа имеется кольцо 15 с делениями для регулировки диаметра отверстия диафрагмы. При измерении плоских изделий диаметр диафрагмы 20—25 мм. Неправильная установка диафрагмы влияет на точность измерения. Так, при установке диафрагмы больше наивыгоднейшего диаметра результат измерения получается меньше действительного и наоборот. Для гладких цилиндрических изделий наивыгоднейший диаметр диафрагмы выбирают по таблице, прилагаемой к микроскопу, в зависимости от диаметра детали или среднего диаметра резьбы. В соответствии с ГОСТ 14968 — 69 кроме модели УИМ-200 (УИМ-21) выпускают универсальные измерительные микроскопы УИМ-200Э (УИМ-23) и УИМ-500Э (УИМ-24). Микроскоп УИМ-200Э (УИМ-23) отличается от модели УИМ-21 более совершенной конструкцией. Отсчет продольных и поперечных перемещений кареток, а также углов выполняют на экранах. Вместо микроскопов со спиральным нониусом применяют оптические микрометры, дающие большую точность отсчета. Для измерения бесконтактным методом диаметров отверстий размерами от 0,2 до 40 мм микроскоп снабжен приспособлением ИЗО-2. Используя вертикальный длиномер ЮВ-23, можно получить из универсального микроскопа трехкоординатное измерительное средство. Точное измерение углов поворота изделия в центрах осуществляют с помощью измерительной бабки ИБ-21, устанавливаемой вместо обычной центровой бабки. Цена деления 1 шкалы отсчетного микроскопа составляет 1'. Детали с поперечными размерами до 250 мм и длиной до 180 мм могут устанавливаться, в центрах стола типа СТ-2. Все перечисленные приспособления могут применяться в микроскопах различных моделей, так как присоединительные размеры у них унифицированы. На универсальном измерительном микроскопе УИМ-500Э (УИМ-24) можно измерять изделия весом до 1000 Н. В процессе измерений тяжелое изделие остается неподвижным, а отсчетная система перемещается относительно детали в двух взаимно перпендикулярных направлениях (в продольном —. на 500 мм, а в поперечном — на 200 мм). Измерения на универсальных микроскопах проводят так же, как и на инструментальных. Исключением является измерение с помощью ножей, которые позволяют существенно повысить точность наведения визирных линий окулярной головки на контурные линии детали. Инструментальные микроскопы ММИ, БМИ До появления первого УИМ (Универсального Измерительного Микроскопа) существовали не универсальные (узкоспециализированные) приборы. Ими можно было измерить только один элемент - например, шаг резьбы, или кромку режущего инструмента. Этот класс приборов назывался «инструментальный микроскоп». В России инструментальные микроскопы производились новосибирским приборостроительным заводом. Модели ММИ и БМИ (Малый Микроскоп Измерительный и Большой Микроскоп Измерительный) полностью оптико-механические, а ММИЦ и БМИЦ – более поздние модели, оснащенные угловыми датчиками и цифровым отсчетным устройством. Буква «Ц» в названии говорит об этом. За счет электроники эти приборы имеют дискретность 1 мкм, а вот их точность, по современным понятиям, весьма не высока: порядка 0,01 мм. Объясняется это тем, что перемещение рабочего поля оценивается косвенно по повороту винта, на котором установлен угловой датчик. Таким образом, точность прибора сильно зависит от качества винтовой пары и постепенно ухудшается со временем из-за естественного износа и появления люфтов. Инструментальные микроскопы широко применялись в цехах больших заводов, где и по сей день иногда можно встретить работающие экземпляры. Разновидностью инструментального микроскопа являются приборы челябинского инструментального завода, которые называются «Прибор для настройки инструмента вне станка». Они имеют два оптических микроскопа, развернутых друг относительно друга на 90 градусов. Этот узкоспециализированный прибор позволяет выравнивать кромки режущего инструмента, например, фрез, без установки их на станок. Эти уникальные приборы ценились в свое время «на вес золота». И в наши дни на заводах изредка можно встретить работающие экземпляры. Универсальные измерительные микроскопы УИМ, ДИП Универсальные измерительные микроскопы впервые появились в России и быстро завоевали широкую популярность. Выпускались они объединением «ЛОМО». Первые модели назывались УИМ-21 и УИМ-23. Это массивный прибор – его вес составляет 560 кг, с тремя микроскопами и рабочим полем 100 х 200 мм. Исследуемая деталь закрепляется на поверхности измерительного стола, который перемещается относительно основания прибора по прецизионным направляющим по горизонтали. Вместе со столом перемещаются отсчетные шкалы для продольного и поперечного хода. Оператор наводился на деталь, наблюдая ее в микроскоп и перемещая измерительный стол при помощи микровинтов. На зрачке микроскопа нанесена мишень – сетка, подобная сетке оптического прицела, которая позволяет многократно наводиться в одну точку. Последовательно наводясь на разные точки детали, можно определить расстояние между ними по отсчетным шкалам. После наведения в очередную точку, оператор, при помощи двух других микроскопов, снимает отсчеты с линейных шкал, определяя пройденное расстояние. Применение линейных шкал позволяет избежать недостатков косвенного измерения перемещения, которые имелись в инструментальных микроскопов ММИЦ и БМИЦ новосибирского приборостроительного завода (см. выше). Линейные шкалы УИМ-21 имеют шаг 1 мм. При помощи встроенного оптического микрометра шаг шкалы делится на 1000 частей, увеличивая разрешение прибора до 1 мкм. К существенным недостаткам УИМ-19 можно отнести высокую утомляемость глаз оператора и субъективный отсчет (влияние на точность измерения опыта оператора, его состояния здоровья, внимания и т.д.) Дальнейшим шагом в развитии российских универсальных измерительных микроскопов стало появление УИМ-25. Существенным отличием этого прибора от предшественников является проецирование изображения шкалы на экран. УИМ-25 имеет только один микроскоп – для наведения на деталь. После наведения в нужную точку оператор определяет перемещение по изображению отсчетных шкал на экране. Применение проекторов несколько уменьшило утомляемость глаз оператора. К недостаткам этой модели можно отнести слабую яркость изображения на экране. Для того, что бы уверенно различать изображение часто приходилось работать при затемненном освещении или в полной темноте. Эпоха цифровых отсчетных систем коснулась и измерительной техники. В России появилась новая модель универсального измерительного микроскопа УИМ-29. Этот прибор имеет цифровые линейные шкалы и цифровое табло. Шаг шкал равен 2 мкм. (сравните: у оптических шкал предыдущих моделей шаг равен 1 мм). Дискретность УИМ-29 равна 0,5 мкм. Отсчет объективен: не зависит от опыта, состояния здоровья и внимания оператора, выводится на цифровое табло. УИМ-29 имеет один микроскоп для наведения на деталь. Приблизительно в это же время начало развиваться второе направление универсальных измерительных микроскопов. В их названии содержится аббревиатура «ДИП». Эти приборы снабжены электронно-вычислительными машинами, которые вычисляют элементы детали: радиусы, дуги, углы и т.д. ЭВМ подключается к печатающему устройству и может формировать отчеты об измерениях. Импортные измерительные микроскопы Стоит упомянуть импортные измерительные микроскопы. Немецкая фирма Carl Zeiss выпускает измерительные микроскопы, которые уже в 80-е годы имели дискретность 0,2 мкм и при этом не содержали электроники. Немецкие приборы отличаются высоким качеством механики. В наши дни можно найти много предложений по современным измерительным машинам немецкого производства, но все они довольно дороги. Используемая литература:
|