实验三 用卧式测长仪测量内外径
一、实验目的
1、熟悉卧式测长仪测量长度的方法。 2、加深对内尺寸测量特点的了解。
二、仪器简介
卧式测长仪是以精密刻度尺为基准，利用平面螺旋线式读数装置的精密长度计量器具。该仪器带有多种专用附件，可用于测量外尺寸、内尺寸和内、外螺纹中径。根据测量需要，可用于绝对测量，又可用于相对(比较)测量，故常称为万能测长仪。设备结构如下：
1． 基座(图二、图三)
基座是用以承受和安放仪器的主要部件和各个附属设备的部分，它主要是由底座1和万能工作台2所组成。在底座的左侧内装有电气设备；在底座的右侧内部，有一个为保证万能工作台在承受不同重量工件时仍能同样轻易地作升降运动的平衡装置，平衡装置的操纵通过在底座右侧端面的手轮3来进行。4是用来调万能工作台升降用的专用手轮，升降范围大于100mm，升降的数值可从分划筒读出。
万能工作台除了上述升降运动之外，还具有下列活动性能： ① 在旋转测微鼓5时，就可使工作台产生（0～25）mm的横向运动，测微鼓的分划值为：0．01mm。
② 当转动手柄6时，可使工作台作±3°的倾斜运动。若将手柄7向下扳动时，可将其倾斜位置固定下来。
③ 当扳动手柄8时，可使工作台绕其轴线旋转大于±3°。 ④在测量轴线的方向上，工作台能自由浮动10mm。
在底座背面还有四个插座(10、11、12、13)。10为输入电源插座，11为绝缘工作台插座及尾管灯插座，12为5W LED灯（主投影光源）插座，13为1W LED灯（测微器光源）插座。
在底座正面的左侧有一开关14，在仪器接通输入电源时，用以开启或关闭电路，分别控制尾管灯、5W LED灯、1W LED灯。
在底座的下面有三个安平螺钉15，借助这三只安平螺钉和水泡16可将底座调到水平。
2． 测座(图二，图三)
测座是由测量主轴17，屏动测微器18，微动装置19，照明装置20、21等组成。它可借助滑座22在底座导轨面上滑动，并能用旋手23在任意位置固定。
测量主轴由六只C级轴承支承，径向间隙靠偏心调整，测量主轴在水平面内的位置可由一个特殊回转盘进行限止。盘与测量主轴的棱柱形缺口导轨成某一角度的方向上装有两只超C级滚动轴承，利用回转盘的回 转位置把测量主轴调到正确位置。
测量主轴内部装有一根刻划长度为100mm的玻璃分划尺。在测量主轴的右端有一个牵绳环24，它是在内尺寸测量时，用以牵住重锤的引线。拉杆25则用以牵住作外尺寸测量时的重锤引线。
26是使测量主轴作微量移动的手轮，它仅在用电眼装置测量小孔时使用。在使用手轮26之前必须旋转27，保证微动轴同测量主轴接触。
旋转手轮28可移动屏的双刻线，并使双刻线瞄准分划尺的毫米刻线，从而进行测微读数。
旋转手轮29可将屏动测微器处于整数读数状态。
3． 尾座(图二、图三)
尾座30是放在底座右侧的导轨上，它可以用旋手31固定在任何位置。尾管32是装在尾座相应孔中，并能用旋手33固定。尾管的测头成为测量中的一个固定支点，旋转微动螺丝34时，可以使尾管测头作轴向微动。测头上可以装置各种需要的测帽，同时借螺钉35、36的调节，可以使其测帽平面与测座上
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的测帽平面平行。
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4． 绝缘工作台装置
绝缘工作台装置包括下列三个部份：绝缘台、支持臂、球形测头。(如图四)
绝缘工作台的台面40是与工作台架41绝缘。台面有一缺口，这是为了便于在内孔测量时将球形测头自下方伸进被测件的孔中。
绝缘工作台上有一水准器42，可以借万能工作台的手柄将绝缘工作台调到水平。绝缘工作台架安装于万能工作台时是借三只螺钉来固定，装时必须使顶尖端嵌于万能工作台侧面的槽中。 支持臂45是用来装在测量主轴的端部并连接球形测头44、46、47、48。
5． 内测装置 内测装置如图五所示。
测钩分为大小两种，可以分别用于不同内径以及不同深度的测量。测量时尽可能使用大测钩。 小测钩49、50可以测量孔径由（10 ~100）mm，其最大深度可至15mm。它们装于测头及固定尾管54上以后可以用旋手固定的。 对于内径在（50 ~150）mm，最大深度至50mm的被测件可使用大测钩(51、52)
样圈53是用于内尺寸测量和内螺纹中径测量时作为校正规使用。 在样圈上有刻线的标记，在使用中应以此标记为准作为测钩上触点的接触点。
三、 工作原理
仪器设计符合阿贝原理，它的投影读数原理如图一所示。
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由灯源D1(5W LED灯,图中所注15W为改进前所用卤乌灯功率)发出的光线经隔热片G1、绿色滤光片LU1、聚光镜J1、直角棱镜和反射镜FA1后，照明分划值为1 mm的100 mm玻璃分划尺胶合组BI、BA。BI是100 mm分划尺，BA是保护玻璃。
BI上的刻线经过503投影物镜W1、W2、反射镜FA2、FA3、FA4后成像于蜡屏PI上，PI上刻有10对双刻线和三角标志，因此再通过放大镜FANG可读至0．1mm，J是调灯丝位置用的透镜。
由灯源D2(1W LED灯,图中所注2.1W为改进前所用卤乌灯功率)发出的光线经聚光镜J2、J3和绿色滤光片LU2后照明测微分划板FE后，经过303投影物镜W3，反射镜FA5、FA6、FA7后成像于蜡屏PI上，再通过放大镜FANG可读至0．001mm。
测微分划板FE是固定的，蜡屏同303投影系统是刚性联接的。当屏移动5mm时(即移动一对双刻线距离)303投影系统也沿着测微分划板FE方向移动5mm。而在测微分划板5mm范围内刻101根刻线，因此两根刻线的间隔代表1μm，在影屏上的视宽约为1．65mm。
四、实验步骤
（一）、测帽的选择和调整
本投影万能测长仪是用接触法测量的，所以测帽的选择和调整可以避免较大的测量误差。 1、测帽选择的原则是被测件与测帽的接触面为最小，即近于点或线。 测量平面物体时，使用R20的球形测帽；
测量圆柱形物体时，使用1．538的刃形测帽； 测量球形物体时，使用Φ2、Φ8的平面测帽； 三针法测量外螺纹中径时，使用Φ14平面测帽。
2、测帽的调整
平面测帽、刃形测帽、球形测帽都可用下述方法进行调整：
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一对测帽分别装在尾管和测头上，使两测帽相互接触［为了便于调整，建议在测帽之间垫一块（1~3）mm的量块］，与此同时，在投影窗里见到测微标尺的像，调节尾管十字方向驻螺钉中的一个，使像自左向右移动或自右向左移动，并在某一个位置改变其运动方向，于是将柱螺钉仃留在这个通常所谓的\转折点\的地方。用同样的方法调节驻螺钉中的另一螺钉。通过上述调整，测帽在水平和垂直方向就彼此平行了。
对球形测帽亦可在万能工作台上衬一张白纸，手持放大镜用肉眼直接观察两个球形测头是否对正。
（二）、被测件的安放和装夹
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