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长度基准-量块


量块——端面基准器

                                                    


多种规格的量块


量块是以一对平行且平面的、两个相对表面间的特定长度定义长度标准,被广泛使用在校准长度测量工具或仪器上。

检定和校准测量工具和仪器


量块根据形状大体分为2类,即:矩形量块和方形量块。

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矩形量块

矩形量块,无论哪种尺寸,它的厚度都是9mm。这个标准来源于组合量块的发明者强纳森。特定不变的宽度有利于使用者组成想要的大部分长度。9mm的固定厚度标准因其科学性被一直沿用至今。

2



方形量块

方形量块是由美国人霍克设计的,时间上晚于强纳森量块。目的是出于改良强纳森的原始量块设计,并制造出50组81块的圆柱形量块组。后经过很长一段时间,圆柱形的设计才以一英寸的方形取代。

霍克量块的特性是有贯穿的中孔

使用者通过连接杆增加量块组合时的稳定性



随着市场的需求变得多样化,特殊尺寸和形状的量块也被需求着,量块的生产商也开始接收用户的特殊需求,进行了非常规的量块订制。





量块的材质




在工厂或实验室中的常用基准器中,量块被认为是最精准的长度基准器。但普遍存在于实物基准器的磨损问题,也悄悄的影响着量块的精准性。无论您有多么精心的使用,历经岁月的洗礼,几年后量块仍会因研磨等而受损,降低效益。

随着人类对材质的认知提升,研发者们不断寻找、试验。在这过程中,碳化铬、氮化矽以及碳化钨都被成功制造出了更耐用量块。而其中的佼佼者,要属氧化锆陶瓷(以下简称“陶瓷量块”)。

陶瓷量块的耐磨性是钢制量块的10倍

(三丰同类产品相比)



陶瓷量块(CERA量块)的尺寸也相对更稳定些,如果将其静置10年,通常损耗仅约为25nm(1μinch)。
除此以外,陶瓷量块优秀的平整度和表面光洁度,还可以与钢或碳化钨量块以及光学平晶进行研合。




量块分级




根据量块制造的准确度,量块会被分为K级、0级、1级、2级、3级,使用者可以根据用途来适当选择量块的级别(遵循DIN861,BS4311和JIS B7506的规定)。级别如何选择,小编粗粗推荐几个使用场景以供参考。

 2级

车间使用,以调整或校验夹具或精密仪器。

 1

检验使用,用于检验塞规和卡规或调整电子测量装置

 0

校准使用,这类高精度量块在受控环境中用于调整高精度测量设备和校准低等级量块的基准。

 K级

基准使用,K级量块一般用在温度受控的检验室或校准实验室使用。主要用作校准规,通过比较来校准其他量块。


  量块既分级又分等的原因
从符合经济原则考虑,为了适应不同行业不同准确度的测量,生产厂家根据量块的表面粗糙度、平面度、研合性、量块长度和长度变动量制造偏差的大小来划分级别,偏差小的选配成高级别,偏差大的选配成低级别,出厂量块只注明整套量块的级别,不给出每套量块的偏差值,用户按级使用量块时,只需按标称值使用,很方便,但为什么还要分等?

随着科学技术的发展,目前工业生产、国防、科研对长度计量的准确度要求越来越高。要使量块的制造工艺水平迅速提高是有困难的,但量块的测量水平比量块的制造工艺水平要容易得多,因此可以用高标准的测量方法来确定量块的实际值(即确定相对于标称值的偏差)。用户在使用中按此偏差进行修正,就等于提高了量块的准确度,解决了量块使用上的高准确度要求和量块制造上的困难的矛盾。


例如标称值为50 mm的量块,实际制造后的量块定值为49.9996 mm。如按标称值使用,则包含0.4 μm的误差。倘若使用高准确度仪器测量该量块的测得值为49.99958 mm,相对与标称值50 mm的偏差是-0.42 μm。那么我们在使用该量块时,按-0.42 μm进行修正,这时由此引起的误差为- 0.02 μm,这比使用标称值时的误差缩小了一个数量级,大大提高了测量的准确度。而这时由量块引入的误差仅仅是检定量块时的测量误差,而与量块本身的制造偏差无关了。由此可见,量块按等使用比按级使用准确得多。


量块经多次使用后,工作面的质量会受到一定程度的损坏,如划痕、磨损、平面研合性变差、表面粗糙度参数值增大等,因此要定期进行修理。经修理后的量块长度必然缩短,可能超出允许偏差,量块需降级甚至报废,影响了它的使用价值。但按等使用,只要量块的平面度、研合性、长度变动量等指标,经修理后恢复到满足原来要求,尽管量块长度偏差增大而降级,但仍按原等别的检定方法检定后,还可保留原等别要求而不降等。这就延长了量块的使用寿命,具有使用的合理性和经济性。因此,量块分等是从保证满足使用时的准确度要求出发的。

 量块的“级”与“等”的关系

量块的级与等有不同的划分与使用原则,但相互之间又有密切联系。

新量块级与等的关系

按级检定的量块测量不确定度的等别应不低于表10 的规定。
因此,要建立量块标准,各等标准量块须用以上与等相对应的级别的量块来建标。如建立3等标准量块,必须用1级以上的量块;建立5等标准量块,必须用3级以上量块等等。K级为校准级,其长度偏差的允许值与1级相同,这是为了使高等量块既容易制造又不妨碍作高等量块使用。

修理后量块的高等低级现象

量块经长期使用修理后,中心长度减小而超过原级规定的中心长度允许偏差,如研合性、平面度、长度变动量,量块中心长度的测量不确定度都没有降低,或修后仍保持不变,则只降级而不降等,从而出现了高等低级的现象。如2等1级、2等2级、3等2级、3等3级等情况,使用时可按等使用。

 量块等所对应的最高级

按等检定的量块的初始级别应不低于表11 的规定。
由于各等量块的测量不确定度不相同,因此检定某等量块方法确定量块的级别时,同样有相应的限制,即:
用检定2等量块的方法,最高只能定0级;
用检定3等量块的方法,最高只能定1级;
用检定4等量块的方法,最高只能定2级;
  用检定5等量块的方法,最高只能定3级。   

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