万能工具显微镜常见故障修理

唐少博 龙宽

摘要：万能工具显微镜是一种常见的二维坐标尺寸测量的光学仪器，其仪器的通用性广、测量精度高，被广泛运用，本文主要阐述了万能工具显微镜在使用过程中的常见故障及维修方法，如主显微镜放大倍率的调整、仪器主镜头零位的调整、横向导轨直线性超差的原因判断及调修方法等，以保障仪器的正常使用和精密测量。

Abstract： This paper focuses on the analysis and evaluation of the uncertainty components introduced by various standard equipment in the calibration of CMM and supporting optical turntable by using gauge block， dual frequency laser interferometer， polyhedral prism and photoelectric autocollimator. Through the selection， analysis and calculation of the standard in the calibration process， the feasibility and reliability of the standard in the daily calibration of this kind of equipment are confirmed， and the development of laboratory calibration ability is also ensured.

关键词：万能工具显微镜;主显微镜;放大倍数;导轨直线性

Key words： dual frequency laser interferometer;polyhedral prism;photoelectric autocollimator;extended uncertainty

中图分类号：TH742                                       文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）05-0112-03

0  引言

万能工具显微镜是指可作二维坐标尺寸测量的光学仪器。除作长度测量外，还可作角度、轮廓和极坐标测量等。万能工具显微镜是一种在工业生产和科学研究部门中使用十分广泛的光学测量仪器，它具有较高的测量精度，适用于长度和角度的精密测量。主要的测量对象有刀具、量具、模具、样板、螺纹和齿轮类零件等。因测量范围广，测量频次高，经常出现一些典型的故障现象，因此，对仪器故障的判断和解决成为了一项决定仪器是否能合格使用的关键工作。

1  常见故障案例及维修

1.1 中心立柱突然下坠

1.1.1 故障现象

松开紧固螺钉调节立柱上、下移动时，中心立柱突然下坠，导致物镜镜头与玻璃工作台相撞。

1.1.2 故障分析与维修

该故障是由于中心立柱燕尾槽与导轨之间的压条间隙过大，当紧固螺钉旋开时，立柱与导轨之间瞬间失去相互作用，受主显微镜立柱自身重力影响突然下坠。

维修时，需调节压条螺钉，调节时先需使用专用工具旋开背紧螺圈，然后用一字起微微旋紧螺钉，同时，拧动来回升降旋钮，试试升降手感（3个调节螺钉可分别调节，直至升降时手感最佳为止），调节到位后使用专用工具锁紧背紧螺圈，以防螺钉松动。如图1所示。

1.2 立柱位于零位时光轴对工作台面的垂直度（底来光）的调整

1.2.1 故障现象

在检测零件时，零件左右边缘在主镜头视场中的成像出现一边清晰一边模糊或零件成像变形，影响准确对线，导致无法测量。

1.2.2 故障分析与维修

该故障的出现是由于底来光发生了角度变化，导致镜头间出、入光轴不在同一轴线上。

维修时，取下玻璃工作台，用约3mm量块配合宽座角尺放置在金属基面上（如图2），主镜头视场中找到量块，同时光圈调至最低亮度，观察视场中量块两边缘成像清晰情况。用起子松开底来光光路外壁上的2个锁紧螺钉，这时可以轻松地左右摆动底来光镜头，左右摆动的同时观察主镜头视场中量块两边缘的成像变化，直到视场中量块左右两边边缘成像一样清晰。

1.3 万工显主显微镜放大倍数的调修

1.3.1 故障现象

如果在检定中主显微镜的放大倍数不符合表1要求，则需调修。

1.3.2 故障分析与维修

根据工具显微镜检定规程，万工显“主显微镜放大倍数的正确性”的检定，方法如下：在主显微镜上安装测角目镜检定时，分别装上各种物镜。专用刻度尺放置在玻璃工作台上。升降主显微镜臂架，使在主显微镜视场内见到清晰的刻度尺刻线影像。调整工作台，使刻度尺平行于纵向滑板的移动方向，转动测角目镜，使测角目镜的示值于零位。移动纵向滑板，使刻度尺的零线与测角目镜中相距最远的两条刻线中的一条刻线对准，然后观察另一条刻线与刻度尺上相应的刻線是否重合，若不重合时，则从纵向读数装置中读出其偏差？驻（μm）。主显微镜放大倍数误差按？驻β=？驻/1000L×100%计算求得，式中：L为检定时所用刻度尺上两条刻线的间距，mm。在显微镜上安装轮廓目镜检定时，其方法与上述相同。

在调修时须迭择一个基准，根据仪器结构可选择测角目镜和3倍物镜，也可选择轮廓目镜和3倍物镜。如选择测角目镜和3倍物镜：当用3倍物镜时，工作台上刻尺间距为1.8m的两条刻线与测角目镜米字线分划板最宽的两条刻线不重合，情况如图3中（a）表示放大倍数大，光学筒长？驻则须减少;（b）表示放大倍数小，光学筒长△则须增加。

光学筒长Δ的修正量通过计算得0.09mm。具体调修中，若放大倍数大时，则用专用工具从主显微镜取出修正衬圈进行精确研磨，平行度按照4等量块的要求精磨至合理尺寸;若放大倍数小时，则须更换符合尺寸要求的修正衬圈。JX7调修主显做镜放大倍数的方法也适用于其他类型的万工显的主显微镜。（如果测角目镜放大率不符合要求时，则调整米字线分划板至目镜安装基面的距离;若1倍、5倍物镜放大率不符合要求时，就各自修正其垫圈）

1.4 读数装置放大倍数的调修

1.4.1 故障现象

检定过程中，读数装置放大倍数的正确性超差。

1.4.2 故障分析与维修

万工显“读数装置放大倍数的正确性”的检定方法如下：先使微米刻度示值于零位，移动滑板，使毫米刻度尺的任1mm线与0.1mm刻度尺零线位置的螺旋线对准，然后观看相邻的一条毫米刻线是否与螺旋线也对准时，转动螺旋线使其对准，并按微米刻度读出其差值ri。这一检定应至少分布于毫米刻度尺5个不同位置上进行。放大倍数误差按δ=∑ri/5式求得。根据《工具显微镜》检定规程3.7的要求，读数装置放大倍数的正确性应不大于0.5μm，如果超出规程要求则须调修。读数装置分纵、横两个方向。

1.4.2.1 纵向读数装置放大倍数的调修

方法基本同主显微镜的调修方法，只是光学筒长？驻的修正量有差异，当放大倍数误差反映在数值上相差0.00lmm时，光学筒长修正量为0.05mm调修位置示意图（见图4），旋下固定螺帽1，取下纵向读数镜管3以上可取部分，修正衬圈2，按照主显微镜的修正方法进行修正，调整放大倍数，使其符合技术要求。

1.4.2.2 横向读数装置放大倍数的调修

方法：当横向放大倍数需要调修时，不需修正衬圈，而只须移动1倍物镜的轴向位置。这时须打开左侧盖板，就见到内部中间位置1倍物镜结构。调修时松开其固定螺帽，使1倍物镜能沿光轴方向前后移动，改变目镜与物镜的相对距离，当放大倍数符合技术要求时，再固定螺帽。

1.5 读数显微镜视差的调修

1.5.1 故障现象

读数显微镜视场中，分划板刻线与玻璃毫米标尺刻线存在视差，这里的视差是指玻璃毫米标尺的刻线不能清晰地成像在读数显微镜的分划板上。

1.5.2 故障分析与维修

只有改变相关距离，才能消除视差，这也是我们平常对万工显调修必须重视的一项内容。

①纵向读数显微镜的视差调修时，应先移动纵向滑座，如观察到“0”至“200m”整个行程的视差均模糊，这是由于相对位置走动而造成的，这时松开读数显微镜（可照图6）下面的紧固螺帽2转动物镜3，使刻尺像清晰，重新紧固螺帽2。如果“0”位置清晰，“20mm”位置模糊或“200mm”位置清晰而“0”位置模糊，这是由于毫米刻尺安装基面与纵向滑板移动平面不平行而造成，则须修正毫米刻尺的安装基面，直至平行，就能消除视差。

②横向读数显微镜的视差的调修，同理应先移动横向滑座，如观察到“0”至“100mm”整个行程的视差模糊，处理情况类上。如“0”位置清晰，“100mm”位置模糊或“100m”位置清晰“0”位置模糊，说明毫米刻尺与滑座移动平面不平行，这时须取下刻尺保护罩，调整刻尺两端处的调节螺钉（上下各两只），直至平行，就可以消除视差。

纵、横向读数显微镜的视差的调修中如果再出现整个行程的视差均模糊，可重复前述调修方法，直至毫米刻尺平行清晰。调修后的万工显须重新检定，仪器应符合J56-2000工具显微镜检定规程要求。

1.6 仪器主镜头零位的调整

1.6.1 故障现象

当测角目镜调整至“0”度时（如图5），左右移动纵向滑板，观察主镜头视场中的刀口尺成像，调节玻璃工作台的调整旋钮进行找正，使其在移动过程中边缘保持并同时经过“米”字分划板的中心点。若主镜头视场中放置在玻璃工作台上的刀口尺边缘与“米”字线存在明显的角度，则主镜头零位需要进行调整。

1.6.2 故障分析与维修

这是由于主镜头在安装过程中发生了角度变化，或者是主镜头角度调节机构松动引起。

维修时，先取下主镜头（见图6），松動位于主镜头底部的紧固螺钉，然后使用尖嘴工具旋动调节螺钉，再安装至仪器上观测，也可以在松动紧固螺钉后将主镜头安装在仪器上从侧边旋动调节螺钉，这样更便于观测。调整完成后，视场中刀口尺刀口边缘应与“米”字刻线重合或平行，然后拧紧紧固螺钉。该操作可能需要反复调试，在拧紧紧固螺钉后还需要进行“0”位的检查，以避免拧紧过程中的轻微角度变化。

2  结束语

万能工具显微镜是一种集光学、电路、机械一体的综合性测量仪器，以上仅仅介绍了一些常见的典型案例及维修方法，此外还包括光栅掉数、导轨直线性超差、信号失真、导轨异响等一些其它故障，需要综合分析和判断。同时，该仪器的维修需要技术人员通过对不同的故障现象，在实践中进行摸索和经验的积累。万能工具显微镜具有不可替代性，因此，掌握一定的维修技能对设备的维护及测量精度至关重要。

参考文献：

[1]刘越，潘展.19JA万能工具显微镜纵向滑板移动直线度超差的检校与修理[J].九江职业技术学院学报，2003（03）：16-17.

[2]李霞，王伟，赵秀健.数字式万能工具显微镜常见故障排除[J].计量与测试技术，2007（06）：33.