万能测长机在基准量块尺寸校准中的应用

刘 岩，吴艳玲，杨 丽

（中航工业哈尔滨轴承有限公司 质量保证部，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 前言

量块是由两个相互平行的测量面之间距离来确定其工作长度的高精度量具，其长度为计量器具的长度标准。通过对计量仪器、量具和量规等示值误差的检定方式，使轴承加工中各种成品的尺寸能够溯源到长度基准。因此量块的精度在尺寸传递中起到至关重要的作用。HELIOSIP1000M万能测长机是一种长度计量工具，它以其强大的计量检测功能和高精度的仪器性能在工业生产中得到广泛的应用。我公司计量检定工作都是以量块为基础进行尺寸传递，此前基准量块的尺寸都是委托外单位校准，往往需要两个星期的时间，这就无法保证检测效率。另外，在运输过程中易出现量块磕碰伤现象，难以保证量块精度，现在利用万能测长机对基准量块进行校准只需三天即可完成，大大提高了工作效率，保证了尺寸传递的准确性、可靠性及有效性。

2 测量原理

通常在计量领域所说的量块尺寸即为量块的中心长度，它不能通过直接测量得到，而是通过上一级量块的中心长度偏差与被测量块的测值计算出被测量块的中心长度偏差。万能测长机带有测量轴，采用光栅测量系统，严格按照阿贝测量原理即被测件与测量元件“共线”设计而成，这样的系统通过程序控制软件使量块的校准可以由直接测量得到，减少测量过程中的累积误差，保证了高精度的测量结果。

3 校准方法

首先，把被校准量块放在测量平台上与机器进行合温，以便测量。然后根据量块尺寸大小确定装夹方式。进入IK220控制软件，根据被校准量块的薄厚程度选择适当的测力。调整工作台的高度、围绕水平轴向的倾斜度、垂直轴向的旋转，对被校准量块的中心长度进行测量。最后对校准结果进行处理，输出报告。

4 量块的校准过程

首先把被校准量块放在测量平台上与机器进行合温，以便测量。选用一对硬质合金球面测头，利用量块夹根据量块尺寸确定装夹方式。打开IK220控制软件，根据量块的薄厚选择适当的测力并将测力值输入软件，以确保测头与量块工作面精确接触。移动测量轴使两个测头接触，通过预设值功能设置零位。移开测头，将被校准量块置于两个测头中间，把温度补偿装置连接在量块的非工作面上以便对量块进行温度补偿。使测头与量块缓缓接触，在三维空间调整工作台高度、量块的前后距离、垂直轴向的旋转、围绕水平轴向的倾斜度，找到量块的最小点，此时IK220软件上会显示出数值，此值即为被校准量块的中心长度的实际值，为使校准结果准确可靠，应对被校准量块进行多次测量取其平均值作为最后的校准结果。

举例分析如下：

取125mm量块作为校准对象，使用测力为3N，对量块进行重复测量5次，记录数据见表1。

表1 测量数据

表中i—测量次数，

X i—第i次测量的实际值。

5 误差分析

由德国HELIOS公司推出的HELIO-SIP1000M型万能测长机具有高精确度的特点，其最大允许误差为（0.08+0.4×10-6L）μm（L为mm），而被校准量块的最大允许误差为0.5μm，因此万能测长机对量块进行校准完全可以满足要求。

引起测量误差的主要原因有以下5点：

（1）温度梯度变化。万能测长机对温度梯度变化的要求是室温20℃，每小时变化不大于0.3℃，如温度变化较大会引起测值漂移，应停止测量。

（2）由空气流动造成的测值不稳。万能测长机能精确到0.01μm，在测量期间尽量避免工作间人员频繁流动。

（3）被测件与机器是否在等温情况下测量。

（4）被测件自身的加工质量，如平面度较差会给测量带来一定误差。

（5）机器本身的最大允许误差。

6 结束语

量块中心长度的准确校准是尺寸能否精确传递的关键。通过万能测长机的光栅测量系统，利用其高精度的特点，配合其温度补偿，测力可调等功能对量块进行校准，可以保证校准结果的准确性从而使尺寸精确传递，提高了工作效率并为公司节省了开支。