正弦规检测外圆锥角

一、实验目的

①熟悉正弦规的使用原理。

②掌握正弦规检测锥角的方法和步骤。

③加深对量块的使用与维护的理解。

二、实验设备

正弦规是根据正弦函数关系，利用量块的组合尺寸，以间接方法测量工件角度和内、外锥体锥度的精密量具，也称为正弦尺或正弦台。 正弦规主要由带有精密工作平面的主体和两个直径相等且互相平行的精密圆柱组成，而两圆柱的公切面与上工作面平行。 正弦规在主体侧面和前面分别装有挡板，用以挡住安放在主体工作面上的被测工件，以免掉落并可起定位作用，如图22．1所示。

图22．1 正弦规外形图

1，2—挡板；3—主体；4—圆柱

正弦规按照工作面的宽窄可分为宽型和窄型两种形式，其规格见表22．1。 正弦规的两个精密圆柱的中心距的精度很高，窄型正弦规的中心距200mm的误差不大于0．003mm；宽型正弦规的误差不大于0．005mm。 同时，主体上工作平面的平直度，以及它与两个圆柱之间的相互位置精度都很高，因此可用于精密测量，也可作为机床上加工带角度零件的精密定位用。 正弦规一般用于测量小于45°的角，在测量小于30°的角时，精确度可达3″～5″。 正弦规精度等级分为0级和1级两种。

表22．1 正弦规的规格

三、实验原理

正弦规检测锥度原理是使用量块按正弦函数原理组成标准角，用以在水平方向按微差比较方式测量的，测量时，需要与量块、指示表等配合使用，图22．2为用正弦规检测外圆锥锥度示意图。

通过量块组使正弦规复现出公称圆锥角α，即根据被测圆锥的公称圆锥角α和正弦规两圆柱的中心距L，计算出量块组的尺寸H，其表达式为：

H ＝Lsinα

按尺寸H组合量块组，并将量块组垫在正弦规一端圆柱的下面。 如果被测圆锥的实际圆锥角等于α，则该圆锥最高的素线必然平行于平板的工作面，由指示表在最高的素线两端a和b点测得的示值相同，否则，由指示表在这两点测得的示值则不同。 设两点轴向距离为l，读数分别为ra，rb，则锥度偏差ΔC为：

其中，ra，rb，l的单位均为mm。

则锥角误差为：

Δα ＝206265″×ΔC≈2×105×ΔC

若ra＞rb，即Δα＞0，则说明实际圆锥角大于公称圆锥角；若ra＜rb，即Δα＜0，则说明实际圆锥角大于公称圆锥角。

四、实验步骤

①首先根据被测工件的公称圆锥角α和正弦规两圆柱的中心距L，计算出量块组的尺寸H。 然后选取量块并清洗干净，将量块研合成量块组。

②擦净平板，清洗正弦规和被测工件，将被测件安装在正弦规的工作台上，用压板压紧，并将组合好的量块组放在锥体工件小端的正弦规圆柱下面。

③按图22．2所示，在被测锥体工件的上面，用钢尺测量一距离为l的两点（任意选定），在两点a和b处作出记号。

图22．2 正弦规检角度

1—平板；2—正弦规；3—量块；4—指示表；5—被测圆锥

④将指示表表架放在平板工作面上，用指示表4在圆锥素线上a和b两点处测量（前后移动表架，找指针回转点，即找最高母线位置，按指示表最大示值读数）分别测量出ra和rb，并记录。计算该测量位置的ΔC1和Δα1。

⑤将工件转过90°，重复步骤③和步骤④，在该位置测量，并计算其ΔC2和Δα2。并以两次测得圆锥角误差绝对值最大者作为工件的圆锥角误差。

⑥判断被测件的合格性，完成实验报告。

⑦将量仪、工件、工具擦洗干净，整理好现场。

五、思考题

①简述正弦规的工作原理。

②分析用正弦规检测圆锥角度存在的误差因素？

③用L＝100mm的正弦规测量公称圆锥角为20°的外圆锥时，如何组合量块尺寸？

④如何提高正弦规的测量精度？