测量方法的分类及其各类介绍

通常，在加工工艺过程中采用各种不同的测量方法，以获取所需的测量结果。由于测量的对象和要求各不相同，故应该根据不同的测量目的选择测量方法。测量方法涉及到测量原理、测量器具选择和测量条件等多方面的问题，且各种测量方法也各有其特点，应合理选择测量方法。

1.按是否能直接量出所需要的量值分类

（1）直接测量 直接测量是指直接从测量器具获得被测量值的测量方法，是最常见的测量方法。如用千分尺直接测量圆柱体的直径等。

（2）间接测量 间接测量是只测量出与被测量值有关的几何参数，然后通过计算获得被测量值。例如用圆柱心轴测量外锥体的锥度（图5-2a）。先量得尺寸m，然后在两心轴下面垫以高度尺寸等于h的量块组，再量得尺寸M。测量后按下式计算，即可求得锥度

式中 M——大端心轴距（mm）；

m——小端心轴距（mm）；

h——量块垫高数（mm）。

又如用圆柱心轴测量外锥体的最小圆锥直径，如图5-2b所示。把平板靠在工件的端面上，用两圆柱心轴及千分尺在E、D处读数m，换算求得最小圆锥直径。

图5-2 用圆柱心轴测量外圆锥体锥度和最小圆锥直径

如图5-2b所示，测量读量m与最小圆锥直径的几何关系是m=d₀+2x+d

在△OBC中 x=d₀cot（45°-α/4）/2

又 m=d₀+d₀cot（45°-α/4）+d

=d+d₀（1+cot（45°-α/4））

则 d=m-d₀（1+cot（45°-α/4））

式中 m——心轴距读数（mm）；

d——最小圆锥直径（mm）；

d₀——心轴直径（mm）；

α——圆锥角（°）；

α/2——圆锥半角（°）。

例1 有一锥度为1∶20的塞规，圆锥半角为1°25′26″，选用心轴直径为6mm，量块组高度h=80mm，现已测得m=33.34mm，M=37.34mm，计算锥度是否正确。

解 按公式（5-2）得

计算结果证明锥度正确。

还可用钢球测量内锥孔的锥度及大端直径（图5-3）。

钢球测量的方法是选用两个直径不同而圆度较好的钢球，先后放入工件的锥孔中，使小端的钢球最低点略高于锥孔小端的端面，大端的钢球最高点略低于大端的端面。将工件放置在精密平板上测量时，分别量出两钢球顶点至工件大端平面的距离H、h，如图5-3a所示，圆锥的半角也可由下式计算

所以(www.xing528.com)

图5-3 用钢球测量锥孔

锥孔大端直径由下式计算

式中 D——锥孔大端直径（mm）；

D₀——钢球直径（mm）；

α/2——圆锥半角（°）。

例2 用大小分别为45mm和30mm的钢球测量锥孔，测得h=5.63mm，H=88.5mm，试计算圆锥的半角和锥孔的大端直径。

解 按式（5-3）得

按公式（5-4）得

在测量时如果大端的钢球露出锥孔（图5-3b），则锥孔大端直径按下式计算

上述间接测量方法容易产生测量误差，计算也较麻烦。测量时要注意减小测量误差。

2.把所测读数按是否代表被测量值分类

（1）绝对测量 测得的读数是被测量值。例如用千分尺测量圆柱体的直径等。

（2）相对测量 相对测量是一种用标准值作比较的测量方法。例如用内径指示表测量内径。测量时先用标准环规校准内径指示表零位，并以测得的相对偏差值来确定零件的实际尺寸。相对测量也要注意减小测量误差。

3.按测头与被测表面是否接触分类

（1）接触测量 接触测量是指测量器具在测量时，其测头与零件被测表面相接触，并存在机械作用的测量力，测量力会影响测量精度。如用卡尺、千分尺测量工件。

（2）非接触测量 非接触测量是指测量时，测量器具的测头与被测表面没有机械接触。如使用投影仪的测量等。

4.按零件被测参数的数量分类

（1）单项测量 单项测量是零件形状复杂、包括多个几何参数时，对逐个参数进行测量的方法。如测量螺纹，可分别测量螺纹的中径、牙形半角、螺距等项参数。

（2）综合测量 综合测量是同时测量零件几个相关参数的综合效应或综合参数，以满足互换性要求。如用螺纹量规综合测量螺纹各参数的综合效应，测得螺纹的旋合性，以判断螺纹是否合格。

5.按测量的工艺特征分类

（1）被动测量 零件加工完毕后再进行的测量。通常，这种测量仅能发现和剔出废品。

（2）主动测量 零件在加工过程中在线自动进行的测量，测量结果可以直接用来控制零件的加工过程，防止废品的产生。主动测量应用在几何适应性控制系统中时，采用自动测量装置，以自动控制零件加工的尺寸精度及其稳定性。

图5-4所示的在线自动测量装置为在轴承磨削加工中进行主动测量的几何适应性控制系统。随着磨削加工的进行，工件外径不断地减小，当在线自动测量装置的一对触点闭合时，便发出一个信息，使进给离合器脱开，停止砂轮的吃刀进给。由于一直加工到触点闭合才停止对工件的磨削加工，因而磨削加工精度与砂轮的磨损、工件和砂轮轴的变形等因素无关。这种在线自动测量适应性控制系统可以达到很高的加工精度，误差呈正态分布，加工尺寸误差可控制在0.002mm范围内。仅有的正态随机性误差只取决于测量误差、离合器脱开时间以及驱动系统的误差等。这种在线自动测量装置的几何适应性控制系统已在轴承工业中成功地应用，完成自动磨削循环。在磨床上可应用多种在线自动测量装置。

图5-4 在线自动测量装置的几何适应性控制系统