用框式水平仪测量论文导轨直线度误差论文

1、用框式水平仪测量论文导轨直线度误差论文浅谈用框式水平仪测量导轨直线度误差摘要：导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，其在垂直平面内的直线度误差值大小决定了溜板在运动过程中的起伏状态以及溜板与导轨的接触情况。文章阐述了用框式水平仪测量导轨在垂直面内直线度的方法及用图解法处理测得数据求直线度误差。关键词：框式水平仪；导轨直线度；首尾连线法；最小包容区法一、框式水平仪简介水平仪是一种测量小角度的精密量仪，主要用来测量平面对水平面或竖直面的位置偏差，是机械设备安装、调试和精度检验的常用量仪之一。生产中常用的水平仪有框式水平仪和合像水平仪两种。框式水平仪由正方形基座、主水准器和副水准器

2、组成，其结构见图1。基座的测量面上有V形槽，以便在圆柱面或三角形导轨上进行测量。1-隔热护板；2-主体（基座）；3-横向水准器（副水准器）；4-纵向水准器（主水准器）；5-盖板；6-“0”位调整窗口。水准器是一个封闭的玻璃管，管内装有酒精或乙醚，并留有一定长度的气泡。玻璃管内表面制成一定曲率半径的圆弧面，外表面刻有与曲率半径相对应的刻线。因为水准器内的液面始终保持在水平位置，气泡总是停留在玻璃管内最高处，所以当水平仪倾斜一个角度时，气泡将相对于刻线移动一段距离。框式水平仪的精度是以气泡偏移一格时，被测平面在1m长度内的高度差来表示的。如水平仪偏移一格，平面在1m长度内的高度差为0.02mm，则

3、水平仪的精度就是0.02/1000。水平仪的精度等级见表1：表1水平仪的精度等级精 度 等 级 气泡移动一格时的倾斜角度（） 410 1220 2541 5262气泡移动一格1m内的倾斜高度差（mm） 0.020.05 0.060.10 0.120.20 0.250.30水平仪的刻线原理如图2所示。假定平板处于水平位置，在平板上放置一根长1m的平行平尺，平尺上水平仪的读数为零（即处于水平状态）。如果将平尺一端垫高0.02mm，相对于平尺与平板成4的夹角。若气泡移动的距离为一格，则水平仪的精度就是0.02/1000，读作千分之零点零二。图 2水平仪的刻线原理根据水平仪的刻线原理可以计算出被测平面

4、两端的高度差，其计算公式为：h=nli式中：h被测平面两端高度差，mm；N水准器气泡偏移格数；l被测平面的长度，mm；i水平仪的精度。二、用框式水平仪测量导轨直线度的步骤要用尺寸为200mm200mm，精度为0.02/1000的框式水平仪测量一长度为1600mm平导轨的直线度，采用的水平仪桥板长度为200mm，测量步骤如下：1置水平仪于被测导轨的中间及两端位置，初步找正导轨的水平位置，使得检查时水平仪的气泡位置都能在刻度范围内。2用干净棉丝擦净被测导轨面、桥板及水平仪的各部位。3以水平仪的边框尺寸（200mm）长等分机床导轨成8段，进行分段检查。4将水平仪连同桥板放置在导轨的左端，作为检测工作

5、的起点，记下此时水平仪气泡的位置，然后按导轨分段，首尾相接依次放置水平仪，记下水平仪每一段时气泡的位置。见图3：图3框式水平仪测量导轨直线度方法5在移动水平仪时要注意两点，一是每次移动水平仪时，要把桥板连同水平仪一起提起来，不允许把水平仪在被测表面上拖着走，避免水平仪的工作面磨损。二是要沿直线前进，而且每次放水平仪要“首尾相接”，不得间断或跳跃前进。为了走得准确，可用铅笔等画直线，或拉一根线，测量时，使水平仪沿着直线走。6读数依照水平仪的移动方向与气泡偏移方向相同时为正（+）；相反方向时读数为负（-）。7记录各测量段的水平仪读数（格数），计算水平仪累计格数，填入下表：表2直线度误差测量数据测点

6、序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8水平仪示值（格数） 0 +3 0 -1 0 -1 +3 +1 -1水平仪示值累计值（格数） 0 +3 +3 +2 +2 +1 +4 +5三、数据处理测量得到一列数据后，一般来说，不能直接判定被测导轨面的直线度值，而须经过数据处理后，才能得出测量结果。数据处理有两种方法，即图解法和计算法。这两种方法又有首尾连线法和最小条件法。下面介绍用图解法处理数据求直线度误差。首先建立直角坐标系表格。横坐标为被测导轨的长度；纵坐标为水平仪气泡偏移量的逐段叠加值。根据表2数据在直角坐标系表格中描点，依次连接各点，得到误差曲线，如图4所示：图 4 导轨直线度误差曲线分析1首

7、尾连线法。将误差曲线的首尾两点连接成一条直线，该直线即为这种评定方法的理想直线。如图中0-0线，由图可见，实际导轨曲线位于连接线的两侧，我们以连线两侧最大值的绝对值相加近似作为该导轨的直线度误差，图中为200mm处的+2.5格为最大正值，1000mm处的-1.5格为最大负值，则 |+2.5|+|-1.5|=4（格）计算导轨直线度误差：h= nli=416000.02/1000=0.128（mm）2最小包容区法。即用两条平行直线包容误差曲线，其中一条直线必须与误差曲线两个最高（最低）点相切，在两切点之间，应有一个最低（最高）点与另一条平行直线相切。在这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域，该两

8、直线之间的距离就是直线度误差。从误差曲线上找出两个低极点（0，0）和（1000，1）及一个高极点（200，3）。作通过两个低极点的直线aa，再作过高极点且平行于aa的直线bb，得到最小包容区域。量得该组平行线之间的距离为2.8格。从误差曲线上找出两个高极点（200，3）和（1400，5）及一个低极点（1000，1）。作通过两个高极点的直线cc，再作过低极点且平行于cc的直线dd，得到最小包容区域。量得该组平行线之间的距离为3.3格。在以上两组平行线中，aa与bb之间的距离最小，则这组平行线之间的距离就是导轨的直线度最大误差值，即2.8格。计算导轨直线度误差：h=nli=2.816000.02/

9、1000=0.0896（mm）四、结语用水平仪测量导轨在垂直面内的直线度是生产中常用的方法。直线度误差就是实际直线对其理想直线的变动量，这理想直线就是“基准”。测量时作为依据的理想直线称“测量基准”，而评定误差数值时作为依据的理想直线称“评定基准”。测量基准的位置一般是可以任意选择的。评定基准主要有两种：以首尾两点连线作为评定基准、以“最小包容条件”的理想直线作为评定基准。以首尾连线法作为评定基准的主要优点是直观和数据处理比较简单，在生产中使用比较适宜。以最小包容条件作为评定基准的主要优点是，排除了因所选基准而带来的附加误差，所以评定的误差数值是最小的和唯一的，而且是检测标准中规定采用的评定方法。参考文献1 机械工业职业技能鉴