扭簧比较仪(普通机械型)详细技术说明

一、定义与名称

扭簧比较仪,又称扭簧测微仪或扭簧表,是一种利用扭簧元件作为尺寸转换和放大机构,将测量杆的微小直线位移转变为指针在弧形刻度盘上的角位移并由刻度盘进行读数的精密长度测量仪器.

"扭簧"二字准确揭示了其核心结构特征——一根特殊加工的金属扭簧丝作为主要放大元件.由于传动链中无间隙,无摩擦,无无效行程,扭簧比较仪具有极高的灵敏度和精度,广泛应用于轴承,精密机械,汽车,仪器仪表,电子等行业的精密测量.

二、工作原理

扭簧比较仪的核心工作原理是扭簧的拉伸-扭转转换放大.

第一级放大:杠杆转换

当测量杆产生微小的直线位移(微米级)时,测量杆上端的弯杆带动杠杆三角支承架以片簧为支点摆动.这一级将测量杆的垂直直线运动转化为支承架的水平角位移.

第二级放大:扭簧转换

杠杆三角支承架与扭簧丝的一端固定连接.扭簧丝是一种截面呈长方形的金属薄带(宽度约0.1毫米,厚度约0.005毫米),从中间起一端向右扭曲,另一端向左扭曲.

当支承架摆动时,扭簧丝受到轴向拉伸.由于扭簧特殊的扭转结构,拉伸时其中间部分会产生与拉伸量成线性关系的扭转角度.扭簧丝中间粘接有一根直径约0.06毫米的空心玻璃丝指针.

放大倍数

当测量杆移动0.1微米时,通过扭簧丝的转换放大,指针可在刻度盘上产生显著的角位移.机械式扭簧比较仪的灵敏度极高,常见的分度值有1微米,0.5微米,0.2微米等.

三、规格与参数

根据国家标准GB/T 4755-2004《扭簧比较仪》的规定,普通扭簧比较仪的主要规格参数如下:

3.1 分度值规格

标准规定的分度值有7种:0.1μm,0.2μm,0.5μm,1μm,2μm,5μm,10μm.

3.2 示值范围规格

标准规定的示值范围有3种:±30标尺分度,±60标尺分度,±100标尺分度.

以分度值0.001mm(1μm),±100标尺分度为例,示值范围为±0.1mm.以分度值0.0002mm(0.2μm),±100标尺分度为例,示值范围为±0.02mm.

3.3 夹持套筒规格

夹持套筒直径为28mm(标准尺寸)和φ8mm两种规格.

3.4 测量力

扭簧比较仪的测量力规定为0.6～2牛顿之间.不同精度等级对测量力变化的要求不同:0级比较仪测量力变化不超过0.25～0.60N,1级比较仪不超过0.35～1.00N.

3.5 示值误差

以分度值1μm的扭簧比较仪为例:在±30标尺分度范围内,示值误差不超过±0.5μm;在±50标尺分度范围内,示值误差不超过±1.0μm.

四、结构与构造

普通扭簧比较仪(非光学型)由以下主要部分组成:

测量头:采用玛瑙或硬质合金等耐磨材料制成.对于钢制测量头,测量面硬度不低于760HV(相当于62HRC),表面粗糙度Ra值不大于0.1μm.

夹持套筒:外径28mm或8mm的标准尺寸,用于将比较仪固定在表架或测量装置上.

指针:直径约0.06mm的空心玻璃丝指针,粘接在扭簧丝中间位置.

表壳:保护内部机构,后盖应密封严密,防止灰尘和液体侵入.

刻度盘:弧形刻度盘,刻线清晰均匀.指针尖端应盖过短刻线长度的30%～80%,指针尖端到刻度盘的距离不大于1mm.

调零器:可调整范围不小于5个分度.

五、用途与应用场景

5.1 精密零件尺寸测量

扭簧比较仪主要用于对高精度制件的几何尺寸进行比较测量.测量时,先用量块组校对准零位,再换上被测工件,指针指示的即为被测尺寸的偏差值.

5.2 形位公差测量

扭簧比较仪可用于测量工件的几何形状误差和位置误差,包括圆度,圆柱度,平面度,平行度,垂直度,跳动等.

5.3 轴承行业

轴承的内外圈沟道,滚道直径和跳动量测量是扭簧比较仪最典型的应用场景.

5.4 标准件检定

用于测量量块,光滑塞规,环规等标准件的尺寸偏差.

5.5 其他测量装置指示

可作为其他测量装置的指示表使用,配合专用检验夹具进行批量检测.

六、维护保养与使用注意事项

6.1 使用前检查

每次使用前应检查玻璃表蒙是否透明,无破裂;刻度盘刻线是否清晰;测量头移动是否平稳灵活,无卡滞.

在自由状态下,指针应位于负刻度外侧.

6.2 轻拿轻放

扭簧比较仪对震动极为敏感.不使用时,应取下套筒下端的滚花螺母,使指针位于表盘的左下方,以保持扭簧丝和指针不因受震动而损坏.严禁磕碰和摔落.

6.3 防尘防潮

不允许拆卸扭簧表,防止灰尘,潮气侵入.严禁让水,油等其他液体侵入表内,严禁把量仪侵入液体中.

6.4 定置存放

应放置在干燥,无磁性,无酸性,无震动的地方保存.不允许与榔头,钳子等工具或零件混放,不允许与其他量具触碰叠放.

6.5 定期检定

扭簧比较仪应按计量器具周期检定计划送检,检定合格后才能使用.检定规程为JJG 118-2010《扭簧比较仪检定规程》,检定周期通常为1年.