萬(wàn)能工具顯微鏡可以測(cè)量零件的長(zhǎng)度、角度、螺紋等諸多幾何量參數(shù)，是長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)中使用較多的一種測(cè)試儀器，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工業(yè)的各類企業(yè)。但隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的老式萬(wàn)工顯已難以滿足要求，因此很有必要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造。本文以常用的JX7型萬(wàn)能工具顯微鏡為例，介紹對(duì)萬(wàn)能工具顯微鏡的數(shù)顯技術(shù)改造。

一、 數(shù)顯系統(tǒng)的改型

根據(jù)用戶多年在設(shè)備中應(yīng)用光柵、磁柵以及球柵數(shù)顯系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，比較不同數(shù)顯系統(tǒng)的特點(diǎn)并通過(guò)性能和精度檢測(cè)，選擇KG1型高精度光柵數(shù)顯系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有制造精度高、穩(wěn)定性好、可靠性好以及安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、對(duì)環(huán)境要求不高等優(yōu)點(diǎn)，適合用于萬(wàn)工顯的改造。

根據(jù)JX7型萬(wàn)工顯的測(cè)量范圍為縱坐標(biāo)200mm、橫坐標(biāo)100mm，選用KG1型測(cè)量范圍250mm和測(cè)量范圍100mm兩根光柵；選用配套的GS-2000型兩軸數(shù)顯表（最小分辨率為0.2μm），它具有傳感器的接口，可與KG1型原裝計(jì)量傳感器進(jìn)行配套。

二、數(shù)顯系統(tǒng)的安裝

由于加裝數(shù)顯系統(tǒng)必須在不影響儀器原有光學(xué)系統(tǒng)的前提下進(jìn)行，所以采用圖1所示安裝方案：將250mm的長(zhǎng)磁尺安裝在縱向?qū)к壍挠覀?cè)（左側(cè)是儀器原有的玻璃刻度尺），因安裝位置所限右側(cè)須加裝一個(gè)支承塊，用來(lái)固定光柵的右端；100mm的光柵安裝在橫向?qū)к壍纳显L（圖1B處）。按照說(shuō)明書(shū)上的安裝技術(shù)條件，分別將兩個(gè)尺子安裝基面調(diào)整到與縱、橫向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)方向（水平方向和垂直方向）平行，其平行度〈0.1mm（通常安裝時(shí)都能方便地調(diào)整到0.05mm以內(nèi)）。

三、數(shù)顯系統(tǒng)的調(diào)試

縱坐標(biāo)的調(diào)試：取下一起縱向?qū)к壣系牟ＡЧぷ髋_(tái)，將一塊200mm的3等量塊兩端分別研上10mm的量塊附件，將其安裝在縱向?qū)к壒窝谢妫ㄒ?jiàn)圖1量塊安置處），使其與光柵尺安裝在同一直線上，以減少阿貝誤差。再用安裝在儀器橫向滑架上的計(jì)量傳感器測(cè)頭與量塊的一端接觸，此時(shí)數(shù)顯表開(kāi)始計(jì)數(shù)，然后移動(dòng)縱向?qū)к壥箓鞲衅鳒y(cè)頭與量塊的另一端接觸，在接觸的瞬間數(shù)顯表停止計(jì)數(shù)并保持?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)顯表的顯示值與量塊的實(shí)際尺寸之差就是數(shù)顯系統(tǒng)的差值。該差值若小于3μm則不必修正，若大于3μm時(shí)可根據(jù)差值的大小通過(guò)數(shù)顯表的誤差補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行線性補(bǔ)償，可使誤差小于規(guī)定的數(shù)值甚至接近于零。

以同樣的方法用100mm的量塊對(duì)橫坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)試，此不贅述。

四、數(shù)顯系統(tǒng)的檢定

根據(jù)萬(wàn)工顯檢定規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定，需要檢定讀數(shù)裝置的示值誤差、讀數(shù)裝置的回程誤差和示值誤差。

（1） 讀數(shù)裝置的示值誤差檢定
對(duì)數(shù)顯系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，讀數(shù)裝置的示值誤差就是數(shù)顯表的最小分辨率，即±0.5μm，無(wú)須檢定。

（2）讀數(shù)裝置的示值誤差的檢定（相當(dāng)于磁柵尺的重復(fù)性）
光柵尺讀數(shù)裝置就其構(gòu)造和原理來(lái)說(shuō)是沒(méi)有回程誤差的，當(dāng)然這需要很高的工藝水平做保證。通過(guò)用0.1μm的電感測(cè)微儀反復(fù)測(cè)試，光柵尺讀數(shù)裝置的回程誤差最大不超過(guò)0.5μm。

（3）示值誤差的檢定（相當(dāng)于磁柵尺的準(zhǔn)確性）
用檢定極限誤差不大于0.5μm的玻璃刻度尺作為標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)程規(guī)定的條件方法對(duì)縱、橫向分別進(jìn)行檢定；若沒(méi)有玻璃刻度尺，可用萬(wàn)工顯原有的刻度尺與光柵尺進(jìn)行比較檢定，并用儀器原有的示值誤差進(jìn)行修正，以確定光柵尺各被檢點(diǎn)的實(shí)際誤差，若有超差再用線性補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)用數(shù)顯技術(shù)對(duì)萬(wàn)工顯進(jìn)行改造，極大地提升了原有儀器的檔次，減輕了檢驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度特別是保護(hù)檢驗(yàn)人員的眼睛，同時(shí)避免了繁瑣的計(jì)算，顯著提高了測(cè)量效率和測(cè)量精度。

根據(jù)本文的方法用數(shù)顯技術(shù)對(duì)萬(wàn)工顯進(jìn)行改造，簡(jiǎn)單易行，實(shí)用方便，成本低廉，效果良好，一般的企業(yè)都可以自行改造。  　　工具顯微鏡是一種多用途的光學(xué)機(jī)械式兩坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器，以影像法和軸切法按直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)地測(cè)量各種零件。是利用顯微系統(tǒng)進(jìn)行瞄準(zhǔn)、家位或讀數(shù)的幾何量測(cè)量工具。主要由基座、縱向滑板、橫向滑板、主顯微鏡、立柱、頂針座、縱橫讀數(shù)顯微鏡、照明裝置、工作臺(tái)和分度臺(tái)、分度頭等附件組成。

　　由于工具顯微鏡精度高，儀器本身以有很多光學(xué)零件，所以要求環(huán)境清潔，沒(méi)有振動(dòng)，嚴(yán)格控制溫度、濕度；另外儀器金屬部分很容易生銹，光學(xué)零件容易發(fā)霉、生霧，光學(xué)零件表面的鍍層容易劃傷或脫落，所以，平時(shí)必須加強(qiáng)儀器的維護(hù)保養(yǎng)。
 

　　工具顯微鏡操作使用中的注意事項(xiàng)

　　1、注意目鏡和物鏡的調(diào)焦順序不少人喜歡一開(kāi)始測(cè)量就用物鏡調(diào)焦，當(dāng)調(diào)好物體焦距后再用目鏡中的“米”字線去進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)測(cè)量，如果此時(shí)覺(jué)得“米”字線不夠清晰，就會(huì)對(duì)目鏡進(jìn)行調(diào)焦。

　　其實(shí)，這種次序是錯(cuò)誤的，因?yàn)檫@樣一來(lái)會(huì)造成前面被調(diào)焦后的被測(cè)物體的影像存在一定的虛影，正確的方法是先將目鏡中的“米”字線調(diào)清晰，然后再對(duì)物體調(diào)焦，這樣才能保證“米”字線和物體的像均是清晰的。

　　2、注意在測(cè)量前清除被測(cè)件表面的毛刺和磕痕被測(cè)件在加工、使用和運(yùn)輸過(guò)程中均可能產(chǎn)生一些毛刺和磕痕，這些缺陷可能不易被覺(jué)察，但在測(cè)量中容易引起萬(wàn)工顯的對(duì)線錯(cuò)誤或造成測(cè)量面不在同一焦平面上而形成一定的局部虛影，從而影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以一定要徹底清除這些表面毛刺和磕痕。

　　3、注意正確安裝被測(cè)件萬(wàn)工顯上被測(cè)件的安裝形式一般有兩種:

　　 1)平面測(cè)件的安放對(duì)于平面測(cè)件主要注意被測(cè)件的被測(cè)面應(yīng)在同一焦平面上，否則容易形成局部虛影，對(duì)于被測(cè)面有倒角的零件，一般讓倒角朝下否則容易引起調(diào)焦不清晰，造成測(cè)量不準(zhǔn)。

　　 2)軸類測(cè)件的安裝軸類測(cè)件一般依靠中心孔定位，這就要求安裝前一定要清洗干凈頂上尖孔，特別是要消除其中的泥沙和毛刺，否則會(huì)造成被測(cè)件的軸心線與儀器中心線不同軸，從而帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。

　　這種情況在日常測(cè)量中經(jīng)常會(huì)遇到，一般是在安裝好后用儀器分劃板中的“米”字線的水平線檢查被測(cè)軸的外徑的跳動(dòng)誤差，從而判斷被測(cè)件是否安裝好。

　　4、測(cè)量螺紋零件時(shí)注意萬(wàn)工顯的立柱傾斜方向測(cè)量螺紋中徑、牙形半角時(shí)為使影像清晰一般會(huì)將萬(wàn)工顯的立柱向左或右傾斜一個(gè)螺旋角，且立柱的傾斜方向與被測(cè)件的螺旋方向要一致。

　　當(dāng)螺旋角較大時(shí)，通過(guò)觀察影像的清晰程度很容易就能判斷立柱傾斜方向與工件螺旋方向是否一致，但當(dāng)工件螺旋角小于1°時(shí)對(duì)影像的影響很小，肉眼難以判斷，經(jīng)常造成立柱傾斜方向與工件螺旋角方向相反，從而使測(cè)得的工件左右兩邊的牙形半角不一致，給工件的加工造成很大的困難。

　　所以在測(cè)量前一定要根據(jù)工件圖紙資料中注明的螺旋方向來(lái)正確判斷立柱的傾斜方向。