本發(fā)明屬于超精密測量領域。

背景技術：

傳統(tǒng)的螺旋測微器又稱千分尺，它是依據(jù)螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉一周，螺桿便沿著旋轉軸線方向前進或后退一個螺距的距離。因為傳統(tǒng)的螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5mm，可動刻度尺上刻有50個等分的刻度，所以旋轉1個小分度，相當于測微螺桿前進或后退0.5/50＝0.01mm。所以，傳統(tǒng)的螺旋測微器僅可以準確測量到0.01mm,無法滿足日益增長的超精密測量需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種多模式螺旋測微器及測量方法，以解決現(xiàn)有螺旋測微器無法滿足超精密測量需求的問題。

本發(fā)明采取的技術方案是：框架與左螺旋測微器的固定刻度尺Ⅰ通過過盈配合連接在一起，51分度的內齒圈、測微螺桿Ⅰ、墊片Ⅰ通過一字螺釘Ⅰ連接在一起，51分度的內齒圈與旋轉刻度尺Ⅰ通過過盈配合連接在一起，彈簧Ⅰ與棘爪Ⅰ裝在固定刻度尺Ⅰ上部的小孔內，鎖緊螺套Ⅰ裝在固定刻度尺Ⅰ中，測微螺桿Ⅰ穿過鎖緊螺套Ⅰ，旋轉刻度尺Ⅰ與固定刻度尺Ⅰ通過螺距為0.5mm的螺紋連接，鎖緊螺釘Ⅰ與鎖緊螺套Ⅰ通過螺紋連接；框架與右螺旋測微器的固定刻度尺Ⅱ通過過盈配合連接在一起，測微螺桿Ⅱ、粗調旋鈕、墊片Ⅱ通過一字螺釘Ⅱ連接在一起，旋轉刻度尺Ⅱ與粗調旋鈕通過過盈配合連接在一起，彈簧Ⅱ與棘爪Ⅱ裝在粗調旋鈕的小孔之中，棘爪Ⅱ卡在微調旋鈕的槽中，鎖緊螺套Ⅱ裝在固定刻度尺Ⅱ中，測微螺桿Ⅱ穿過鎖緊螺套Ⅱ，旋轉刻度尺Ⅱ與固定刻度尺Ⅱ通過螺距為0.5mm的螺紋連接，鎖緊螺套Ⅱ與鎖緊螺釘Ⅱ通過螺紋連接，固定刻度尺Ⅱ的表面刻有固定刻度尺Ⅱ水平基準線。

一種多模式螺旋測微器的測量方法，包括下列步驟：

(一)、先將左螺旋測微器旋轉至0刻度，使用右螺旋測微器正常測量，假設讀的數(shù)據(jù)為x₁mm，如需進行超精密測量，則進行下一步；

(二)、再將右螺旋測微器后退最小的距離使得旋轉刻度尺Ⅱ的刻度與固定刻度尺Ⅱ水平基準線重合，設此時右螺旋測微器的讀數(shù)為f(x₁)mm，即f(x₁)為比x₁大、只有3位小數(shù)且第三位小數(shù)為0的最小有理數(shù)；

(三)、然后將左螺旋測微器的51分度的內齒圈旋轉一小格的角度，使測微螺桿Ⅰ向左側運動0.5/51mm，右螺旋測微器的微調旋鈕旋轉一小格的角度，使測微螺桿Ⅱ向左側運動0.5/50mm；

(四)、重復步驟(三)，記錄循環(huán)次數(shù)n，因為隨著測量的進行，測微螺桿Ⅱ與被測量物之間的接觸壓力越來越大且測微螺桿Ⅱ與旋轉刻度尺Ⅱ固連在一起，所以使旋轉刻度尺Ⅱ與固定刻度尺Ⅱ相對轉動需要克服更大的最大靜摩擦轉矩，欲使旋轉刻度尺Ⅱ繼續(xù)運動，微調旋鈕必須提供更大的輸入轉矩，輸入轉矩經(jīng)棘爪Ⅱ、彈簧Ⅱ傳遞最終傳遞給旋轉刻度尺Ⅱ，由于需要傳遞更大的轉矩且力臂的大小不變，因此彈簧Ⅱ的變形量必須更大以產(chǎn)生更大的彈力，但當彈簧Ⅱ變形量超過一定限度，棘爪Ⅱ將進入下一槽位，由此產(chǎn)生聲音及振動，測量結束；

由于左螺旋測微器旋轉一小格對應的軸向距離為0.5/51mm，右螺旋測微器旋轉一小格對應的軸向距離為0.5/50mm，右側運動的距離大，兩測頭之間的距離每一次循環(huán)減少(0.5/50-0.5/51)mm，循環(huán)n次測量結束，那么測量結果為f(x₁)-n(0.5/50-0.5/51)mm。

本發(fā)明優(yōu)點是結構新穎，利用一套活動螺桿螺母機構代替?zhèn)鹘y(tǒng)螺旋測微器一頭的固定小砧，其中測微螺桿上面的精密螺紋的螺距和傳統(tǒng)的螺旋測微器的相同，但旋轉刻度尺在圓周方向進行51等分不同于傳統(tǒng)的螺旋測微器旋轉刻度尺的50等分，本發(fā)明工作時有兩種模式，即普通模式與超精密模式，普通模式的精度與使用方法完全與傳統(tǒng)的螺旋測微器一致，超精密模式下因為兩旋轉刻度尺上每小格對應的軸向距離不同，利用追趕求差的方法將測量精度提高51倍，提高了測量精度，當工作在普通模式時又和傳統(tǒng)的螺旋測微器的使用方法完全一致，以保證用戶的使用習慣，最大程度地保證用戶友好性，在精密零件檢測中具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖視圖；

圖3是本發(fā)明51分度的內齒圈的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明微調旋鈕10的結構示意圖。

具體實施方式

框架5與左螺旋測微器的固定刻度尺Ⅰ4通過過盈配合連接在一起，51分度的內齒圈2、測微螺桿Ⅰ13、墊片Ⅰ15通過一字螺釘Ⅰ1連接在一起，51分度的內齒圈2與旋轉刻度尺Ⅰ3通過過盈配合連接在一起，彈簧Ⅰ20與棘爪Ⅰ21裝在固定刻度尺Ⅰ4上部的小孔內，鎖緊螺套Ⅰ19裝在固定刻度尺Ⅰ4中，測微螺桿Ⅰ13穿過鎖緊螺套Ⅰ19，旋轉刻度尺Ⅰ3與固定刻度尺Ⅰ4通過螺距為0.5mm的螺紋連接，鎖緊螺釘Ⅰ14與鎖緊螺套Ⅰ19通過螺紋連接；框架5與右螺旋測微器的固定刻度尺Ⅱ8通過過盈配合連接在一起，測微螺桿Ⅱ6、粗調旋鈕12、墊片Ⅱ22通過一字螺釘Ⅱ11連接在一起，旋轉刻度尺Ⅱ9與粗調旋鈕12通過過盈配合連接在一起，彈簧Ⅱ16與棘爪Ⅱ17裝在粗調旋鈕12的小孔之中，棘爪Ⅱ17卡在微調旋鈕10的槽中，鎖緊螺套Ⅱ18裝在固定刻度尺Ⅱ8中，測微螺桿Ⅱ6穿過鎖緊螺套Ⅱ18，旋轉刻度尺Ⅱ9與固定刻度尺Ⅱ8通過螺距為0.5mm的螺紋連接，鎖緊螺套Ⅱ18與鎖緊螺釘Ⅱ7通過螺紋連接，固定刻度尺Ⅱ的表面刻有固定刻度尺Ⅱ水平基準線81。

一種多模式螺旋測微器的測量方法，包括下列步驟：

(一)、先將左螺旋測微器旋轉至0刻度，使用右螺旋測微器正常測量，假設讀的數(shù)據(jù)為x₁mm，如需進行超精密測量，則進行下一步；

(二)、再將右螺旋測微器后退最小的距離使得旋轉刻度尺Ⅱ9的刻度與固定刻度尺Ⅱ水平基準線81重合，設此時右螺旋測微器的讀數(shù)為f(x₁)mm，即f(x₁)為比x₁大、只有3位小數(shù)且第三位小數(shù)為0的最小有理數(shù)；

(三)、然后將左螺旋測微器的51分度的內齒圈2旋轉一小格的角度，使測微螺桿Ⅰ13向左側運動0.5/51mm，右螺旋測微器的微調旋鈕10旋轉一小格的角度，使測微螺桿Ⅱ6向左側運動0.5/50mm；

(四)、重復步驟(三)，記錄循環(huán)次數(shù)n，因為隨著測量的進行，測微螺桿Ⅱ6與被測量物之間的接觸壓力越來越大且測微螺桿Ⅱ6與旋轉刻度尺Ⅱ9固連在一起，所以使旋轉刻度尺Ⅱ9與固定刻度尺Ⅱ8相對轉動需要克服更大的最大靜摩擦轉矩，欲使旋轉刻度尺Ⅱ9繼續(xù)運動，微調旋鈕10必須提供更大的輸入轉矩，輸入轉矩經(jīng)棘爪Ⅱ17、彈簧Ⅱ16傳遞最終傳遞給旋轉刻度尺Ⅱ9，由于需要傳遞更大的轉矩且力臂的大小不變，因此彈簧Ⅱ16的變形量必須更大以產(chǎn)生更大的彈力，但當彈簧Ⅱ16變形量超過一定限度，棘爪Ⅱ17將進入下一槽位，由此產(chǎn)生聲音及振動，測量結束；

由于左螺旋測微器旋轉一小格對應的軸向距離為0.5/51mm，右螺旋測微器旋轉一小格對應的軸向距離為0.5/50mm，右側運動的距離大，兩測頭之間的距離每一次循環(huán)減少(0.5/50-0.5/51)mm，循環(huán)n次測量結束，那么測量結果為f(x₁)-n(0.5/50-0.5/51)mm。

下面通過具體實驗例做進一步說明：

使用時，先將左螺旋測微器旋轉至0刻度，使用右螺旋測微器正常測量，假設讀的數(shù)據(jù)為5.218mm；

再將右螺旋測微器后退至5.220mm；

然后左螺旋測微器的51分度的內齒圈2旋轉一小格的角度使測微螺桿Ⅰ13向左側運動0.5/51mm，右螺旋測微器的微調旋鈕10旋轉一小格的角度，使測微螺桿Ⅱ6向左側運動0.5/50mm；

重復步驟3，記錄循環(huán)次數(shù)n，因為隨著測量的進行，測微螺桿Ⅱ6與被測量物之間的接觸壓力越來越大且測微螺桿Ⅱ6與旋轉刻度尺Ⅱ9固連在一起，所以使旋轉刻度尺Ⅱ9與固定刻度尺Ⅱ8相對轉動需要克服更大的最大靜摩擦轉矩，欲使旋轉刻度尺Ⅱ9繼續(xù)運動，微調旋鈕10必須提供更大的輸入轉矩，輸入轉矩經(jīng)棘爪Ⅱ17、彈簧Ⅱ16傳遞最終傳遞給旋轉刻度尺Ⅱ9，由于需要傳遞更大的轉矩且力臂的大小不變，因此彈簧Ⅱ16的變形量必須更大以產(chǎn)生更大的彈力，但當彈簧Ⅱ16變形量超過一定限度，棘爪Ⅱ17將進入下一槽位，由此產(chǎn)生聲音及振動，測量結束，測量結果為：f(x₁)-n(0.5/50-0.5/51)＝5.220-8*(0.5/50-0.5/51)＝5.218431373mm。