小型工具显微镜原理结构

小型工具显微镜是用来测量计量的一类显微镜，与一般显微镜的不同主要在工作台的运行精度非常高，配有一些特殊的目镜，用于平面乃至三维数据的测量。

小型工具显微镜

小型工具显微镜是一种多用途的光学机械式两坐标测量仪器，通常用影像法和轴切法测量精密机械零件的长度、角度和螺纹等。以直角坐标或极坐标方法测量各种形状和位置复杂的机械零件的形状，例如扁平工件、光滑圆柱、锥体、螺纹的各项参数，刀具的轮廓角及其各项参数，样板和模具的几何形状，凸轮的坐标尺寸，圆弧半径、孔径和孔间距离等。

小型工具显微镜结构

小型工具显微镜结构

1-基座；2-纵向锁紧手轮；3-工作台纵滑板；4-纵向滑动微调；5-纵向读数显微镜；6-横向读数显微镜；7-立柱；8-支臂；9—测角目镜；10-立柱倾斜手轮；11-小平台；12-立柱横向移动及锁紧手轮；13-横向移动微调

小型工具显微镜测量原理

光学系统如图所示。由光源1发出的光束经光圈2、滤光片3、反射镜4、聚光镜5和玻璃工作台6，将被测工件的轮廓经物镜组7、反射棱镜8投影到目镜10的焦平面米字线分划板9上，从而在目镜10中观察到放大的轮廓影像，从角度示值目镜11中读取角度值。另外，也可以用反射光源照亮被测工件；以该工件的被测表面上的反射光线，经物镜组7、反射棱镜8投影到目镜10的焦平面米字线分划板9上，同样可在目镜10中观察到放大轮廓影像。

小型工具显微镜光路图

小型工具显微镜测量方法

1.刀口法和轴切法：

刀口法和轴切法是一种光学和机械综合的方法，主要测量螺纹的轴切面，这个方法也用于测量圆柱，圆锥和平的试件，因为调节误差极小不受外来影响。例如：边缘不光洁，倒角遮住等影响。

应用这种方法的条件是试件要有光滑的平直的测量面，用手把测量刀移到靠住试件，它在测量平面上与试件接触。对于圆形件，此测量平面与旋转轴相切，平行于刀口边缘的细线表示出试件的轴切面。用角度测量目镜的基准刻线对准细线。未磨损刀口的边缘与视场中通过十字线的对准轴线接触，在测量时不必考虑从细线到刀口边缘之间的距离，只有用磨损了的刀口测量时，才要求从量值中减去刀口的误差。

在这里需要注意的是：清除检验面上的灰尘和液体残迹，根据光隙检验刀口位置时，液体残迹会引起误差。垫板和仪器的顶尖高度是配好的，不可调错，使用前要清洗一下。

2.阴影法：

阴影法纯粹的光学方法，它可以迅速的调节仪器来对准试件轮廓和比较形状。这个方法要求试件放在自下而上的光路中，并处在对准显微镜的清晰范围内，这样才能得到试件的阴影像。

圆形工件的像是轴向平面的轮廓阴影，而平试件的阴影像决定于其边缘。应用旋转目镜和角度测量目镜上的刻线与阴影相切而测量。把试件的形状与自绘的图形比较时，可以用投影装置，使用双目观察。

3.反射法：

反射法和阴影法相似，也是光学接触法，反射法的特点是可以测量边缘和标记，例如：划线，样冲眼等 此法也可以用旋转目镜的刻线图形来比较形状。根据显微镜的清晰平面确定测量平面，这个方法主要用于平的试件。测量划线和样冲眼时用角度测量目镜，测量孔的边缘时用双像目镜，比较形状时用旋转目镜。

4.测微杠杆法：

测微杠杆法用于不能用光学方法对准测量的测量面，例如，孔，各种曲线面和螺旋面，这里必须注意，在相对方向接触或接触曲面时测量头的直径也要包含在测量结果内。对于特殊的测量建议自制合适的接触杆。应用直径一定的球形测量头可以检验滚动曲线，尖的测量头用以在一定的测量面内检验螺旋面。刀口形测量头用以测量切面及只有两个坐标轴的空间曲线的投影。

小型工具显微镜测量误差

一、温度变化对测量结果的影响

由于物体有热胀冷缩的特性，由温度而引起的尺寸变化除和工件的长度L、相对标准温度的偏差Δt有关外，还和工件的线膨胀系数α有关。在实际测量中，为了减少温度对测量带来的误差，应从以下三方面考虑：

1.在温度接近标准温度20℃时进行测量。

2.测量前将工件放在仪器旁的铸铁平板上恒温2h以上。

3.测量时戴手套，避免人手温度对工件和仪器的影响。

二、光栏调整为不同值时对测量圆柱形零件的影响

在小型工具显微镜上用影像法测量圆柱体或螺纹工件时，测量前用定焦棒来调焦。在测量过程中，不能再进行二次调焦。测量时根据被测工件的直径的大小，调整光栏大小。由于光栏调整不准确，对测量结果影响会很大。随光栏的增大，误差由正变负，这说明光栏调整不准确，会给测量带来较大误差。所以，测量前必须按最佳光栏调整仪器，并且对于圆柱形零件和螺纹的测量，测量前必须调整。

每一台仪器的说明书都给出了最佳光栏值，在测量前可以参照给出的值调整光栏大小。但是仪器说明书所给出的光栏值，并不一定是所用仪器的最佳光栏值。所以在精密测量中，应该通过实验确定仪器的最佳光栏。

三、立柱不垂直对测量工件垂直度的影响

立柱固定在横向滑架上一起作横向移动，在一般情况下，立柱应在中间垂直位置。在水平面内测量工件的形位误差时，立柱不垂直对测量结果影响不大。但是在竖直方向测量工件垂直度时，立柱不垂直对测量结果的影响就应考虑，必要时还应该进行补偿。

光学灵敏杠杆装置是用以对不能用光学方法接触的工件作机械的接触，而以光学方法表示出接触的位置是否正确。可以用此装置来测量垂直度。当用光学灵敏杠杆装置测量工件垂直度时，应该用测量的偏移量来补偿测量结果。

小型工具显微镜操作注意事项

1.注意目镜和物镜的调焦顺序

不少人喜欢一开始测量就用物镜调焦，当调好物体焦距后再用目镜中的“米”字线去进行对准测量，如果此时觉得“米”字线不够清晰，就会对目镜进行调焦。其实，这种次序是错误的， 因为这样一来会造成前面被调焦后的被测物体的影像存在一定的虚影。正确的方法是先将目镜中的“米”字线调清晰，然后再对物体调焦，这样才能保证“米”字线和物体的像均是清晰的。

2.注意在测量前清除被测件表面的毛刺和磕痕

被测件在加工、使用和运输过程中均可能产生一些毛刺和磕痕，这些缺陷可能不易被觉察， 但在测量中容易引起万工显的对线错误或造成测量面不在同一焦平面上而形成一定的局部虚影，从而影响测量结果的准确性，所以一定要彻底清除这些表面毛刺和磕痕。

3.注意正确安装被测件

万工显上被测件的安装形式一般有两种。

平面测件的安放  对于平面测件主要注意被测件的被测面应在同一焦平面上，否则容易形成局部虚影，对于被测面有倒角的零件，最好让倒角朝下否则容易引起调焦不清晰，造成测量不准。

轴类测件的安装  轴类测件一般依靠中心孔定位，这就要求安装前一定要清洗干净顶尖孔，特别是要消除其中的泥沙和毛刺，否则会造成被测件的轴心线与仪器中心线不同轴，从而带来较大的测量误差。这种情况在日常测量中经常会遇到，最好的办法是在安装好后用仪器分划板中的“米”字线的水平线检查被测轴的外径的跳动误差，从而判断被测件是否安装好。

影像测量仪与小型工具显微镜的主要差别

测量精度：小型工具显微镜精度比影像仪高。正常小型工具显微镜的精度是1+L/100um，而影像测量仪一般是3+L/200um。

放大倍数：小型工具显微镜可以把倍率放大几千倍测量，影像测量仪的放大倍数在则是几十到几百倍之间。

测量行程：小型工具显微镜由于光学构造的关系行程较小，目前最大的也都是在300*200mm左右，而影像仪目前1米多行程的都可以做到。

配套功能：小型工具显微镜功能较简单，操作也比较麻烦，如报表的处理，CAD图形的转换等等。而影像仪使用相对比较人性化，操作方便直观。

工作效率：小型工具显微镜不能实现全自动测量，操作人员眼睛经常需要对准显微镜目镜进行分析测量，眼睛容易产生疲劳。而影像测量仪可以实现全自动批量检测，直接连接电脑，结合软件进行测量，大大减轻操作者眼睛的压力，大大提高了检测的效率。

应用：小型工具显微镜一般用于生物工程、IT产业检测、集成电路、金相、岩相等等。影像仪主要用于PCB板、手机配件、连接器、精密夹治具以及电脑周边行业。

小型工具显微镜保养维护

小型工具显微镜是很精密的测量仪器，如果保养的不好，将会很大程度的降低其使用寿命和精度。以下是提供的的保养和维护建议：

1、环境：

小型工具显微镜最好能够放置在清洁干净的场所，但一般使用在机械工厂的机会很多，故应注意下列各点：

（1）一般照明不要超过必要的亮度。

（2）不会沾油污的地点。

（3）灰尘少的地点。

（4）振动少的场所。

（5）不会发生温度急剧变化的地点。

2、玻璃零组件：

玻璃零件应随时保持清洁，不可沾上污垢，否则成像不清晰而且降低测定精度。

（1）镜头：平时应该注意不要用手触碰镜头，假若镜头表面沾有手纹或油污，可用镜头清洁剂或者用纱布浸湿酒精轻轻擦拭，不要随意分解镜头，些微的灰尘不会影响测定效果。

（2）测量台座玻璃：放置测定物时最容易伤及此部的玻璃面，故要特别注意。若沾上油垢或灰尘请用柔软拭布擦拭。对物透镜及观测透镜的使用要十分注意。

3、电气零件：

小型工具显微镜需要使用较高压的电流，假若接触不良容易产生热，易发生危险，所以必须随时检查，原则上主机必须接地。

4、消耗品及附件：

灯泡及电源保险丝是属于消耗品，购置时应准备备品以利更换。附件则以测定台玻璃最重要，也须准备备品。