顧耀宗/上海市計量測試技術(shù)研究院

第二十講 角度塊

角度塊是由兩相鄰工作平面的夾角來確定其角度值的高精度的角度量具。角度塊主要用于檢定或校準(zhǔn)角度量具的示值誤差；直接測量角度樣板、角度零件的角度；在光學(xué)冷加工過程中作為角度基準(zhǔn)，在精密機(jī)械加工中也可用于對精密機(jī)床的角度調(diào)整。

1 角度塊的類型

角度塊可以由各種耐磨材料制成，使用最普遍的是由GCr15軸承鋼制成。常用的角度塊有Ⅰ型和Ⅱ型兩種組成。I型角度塊為三角形，只具有一個工作角，兩工作面長邊均為70 mm，厚5 mm；另外一個面為非工作面，稱為側(cè)面。Ⅱ型角度塊為四邊形，具有四個工作面即組成四個工作角；工作面長邊為70 mm，短邊為50 mm，厚5 mm。成套的角度塊包括Ⅰ型和Ⅱ型，通常有94塊組、36塊組和7塊組。角度塊可單獨(dú)使用，也可借助于夾具，由兩塊或多塊組合成所需要的角度后使用。

用于檢定或校準(zhǔn)萬能角度尺的7塊組角度塊，其 角 度 值 分 別 為 15°10′；30°20′；45°30′；50°；60°40′；75°50′以及四個 90°。Ⅱ型角度塊四個角的角度順序見圖1所示，在使用時不能搞錯。

圖1

另外，還有工作面寬度大于8 mm的專用角度塊。它由8塊組、12塊組和14塊組組成。該類型的角度塊有一塊具有三個工作角（見圖2），標(biāo)稱角度分別為30°、60°和90°。其余各塊均只有一個工作角（見圖3）。對于8塊組的，其余7塊的標(biāo)稱角度分別為 1 °；3°；9°；14°和 5′；10′及30′。該組角度塊可以組成5′至90°的角度。

圖2

圖3

2 角度塊的主要技術(shù)要求

根據(jù)我國JJG2057-2006《平面角計量器具檢定系統(tǒng)表》的規(guī)定，角度塊不分等別而只有級別。角度塊分為0級、1級和2級。角度塊的級別與量塊的級別有區(qū)別，角度塊的級除了有工作角最大允許誤差的要求外，還包含了工作角測量的不確定度。 角度塊的主要技術(shù)要求見表1。

表1 角度塊的主要技術(shù)要求

3 角度塊工作角檢定或校準(zhǔn)的幾種常用方法

3.1 直接檢定或校準(zhǔn)方法

直接檢定或校準(zhǔn)（以下統(tǒng)稱檢定）是指采用測角儀作為計量標(biāo)準(zhǔn)直接測量角度塊的角值。由于測角儀有不同的準(zhǔn)確度等級，因此不同級別的角度塊應(yīng)采用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的測角儀檢定。不同級別的角度塊采用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的測角儀以及測量次數(shù)見表2。

檢定前，將測角儀調(diào)整到正常工作狀態(tài)，將被檢角度塊水平安放于測角儀工作臺上，使其下非工作面和工作臺接觸。安放時，對于Ⅰ型角度塊，應(yīng)使兩工作面的中垂線的交點(diǎn)與工作臺回轉(zhuǎn)中心重合（如圖4所示）；對于Ⅱ型角度塊，應(yīng)使其對角線的交點(diǎn)與工作臺回轉(zhuǎn)中心重合（如圖5所示），測角儀的工作臺應(yīng)和測角儀度盤同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動工作臺并借助工作臺微調(diào)機(jī)構(gòu)使角度塊的一個工作面（圖4的I）與測角儀平行光管光軸和望遠(yuǎn)鏡光軸所組成夾角的平分線相垂直，即平行光管的單十字線影像正好位于望遠(yuǎn)鏡管雙十字線的正中間，在讀數(shù)顯微鏡中讀得 α1。然后，轉(zhuǎn)動工作臺使角度塊另一工作面（圖3的Ⅱ）與測角儀兩光管光軸所組成夾角的平分線相垂直，在讀數(shù)顯微鏡中讀得 α2。兩次讀數(shù)差β為：

被測工作角的角值α為：

被測工作角角值偏差 為：

表2 直接檢定時不同級別的角度塊采用測角儀的相應(yīng)等級和測量位置

3.2 比較檢定法

比較檢定法是以0級或1級角度塊作為標(biāo)準(zhǔn)，在自準(zhǔn)直式測角比較儀上檢定1級或2級角度塊工作角角值的方式（如圖6所示）。

圖4

圖5

圖6

檢定前將儀器調(diào)整到正常工作狀態(tài)。檢定時，首先將作為標(biāo)準(zhǔn)的角度塊放在測角比較儀工作臺上，并使角度塊的一個工作面緊靠鼓形定位銷；轉(zhuǎn)動工作臺，使自準(zhǔn)直儀的視場內(nèi)見到由角度塊另一工作面反射回來的十字線影；然后將測角比較儀工作臺固定，轉(zhuǎn)動自準(zhǔn)直儀的測微鼓輪，使目鏡中雙線分劃板對準(zhǔn)十字線影像的垂直線，并用測微器進(jìn)行第一次讀數(shù)，讀得讀數(shù)值 α1；然后取下標(biāo)準(zhǔn)角度塊，將角度標(biāo)稱值相同的被檢角度塊放在工作臺上，使與標(biāo)準(zhǔn)角度塊相應(yīng)的一個工作面緊靠鼓形定位銷，同樣使目鏡中雙線分劃板對準(zhǔn)十字線影像的垂直線，用測微器進(jìn)行第二次讀數(shù)，讀得讀數(shù)值 α2。兩次讀數(shù)值之差加上標(biāo)準(zhǔn)角度塊修正值 即為被檢角度塊工作角角值偏差：

在比較檢定時，有時由于角度塊使用不當(dāng)會帶有磁性，角度塊的工作面不容易緊靠鼓形定位銷，此時應(yīng)先將角度塊退磁，然后再檢定。

另外，由于不同的自準(zhǔn)直儀讀數(shù)方向不同，因此應(yīng)先判別自準(zhǔn)直儀讀數(shù)方向，當(dāng)角度塊角值增大時，自準(zhǔn)直儀讀數(shù)值也增大，則方向一致；反之，檢定結(jié)果其正、負(fù)符號相反。