实验21直线度误差的测量

1、实验2-1直线度误差的测量一、实验目的1通过测量加深理解直线度误差的含义2掌握直线度误差的测量及数据处理二、实验内容用水平仪按节距法测量导轨在给定平面内的直线度误差三、计量器具及测量原理为了控制机床、仪器导轨或其他窄而长平面的直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测。常用的计时器具有框式水平仪、合像水平仪、电子水平仪和自准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度的变化。由于被测表面存在直线度误差，当计量器具置于不同的被测部位时，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小角度与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量

2、，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差值。由于合像水平仪准确度高、测量范围大、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，因此在检测工作中得到了广泛了应用。 图2-1 合像水平仪测量直线度误差1、仪器结构：合像水平仪结构如图2-1（a）所示，主要由微动螺杆5、螺母8、度盘7、水准器2、棱镜1、放大镜3、杠杆4以及具有平面和v形工作面的底6等组成。主要技术指标：分度值： 0.01mm/m 最大测量范围： 5mm/m工作面长度：165毫米示值误差：1毫米米范围内： 0.01mm/m2、工作原理：测量时将合像水平仪放于桥板上相对不动，再将桥板置于被测表面上。若被测表面无直线度误差，并

3、与自然水平基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置，气泡边缘通过合像棱镜1所产生的影像 ，在放大镜3中观察将出现如图2-1b所的情况。但在实际测量中，由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直，致使气泡移动，其视场情况将如图2-1c所示。此时可转动测微螺杆5，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组1的中间位置，则图2-1c中两影像的错移量消失而恢复成一个光滑的半圆头（图2-1b）。测微螺杆移动量将导致水准器的转角与被测表面相邻两点的高低差h（微米）有确切的关系，即 h=il式中i合像水平仪的分度值 （0.01mm/m）l桥板节距角度读数值（用格数来计数）如此逐点测量，就可得到相应的

4、i值，后面将用实例来阐述直线度误差的评定方法。四、实验步骤1、量出零件被测表面总长，将总长分为若干等分段，确定每一段的长度（节距）l，并按l调整可调桥板两圆柱的中心距。 2、将合像水平仪放于桥板上，然后将桥板从首点依次放在各节距的位置上进行测量。每放一个节距后，要旋转微分筒9合像，使放大镜中出现如图2-1b所示的情况，此时即可进行读数。先在放大镜11处读数，它反映的是螺杆10的旋转圈数；微分筒9（标有+、-旋转方向）的读数则是螺杆10旋转一圈（100格）的细分读数；到终点后，自终点再进行一次回测，回测时桥板不能调头，同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据。如某测点两次读数相差较大，说明测量情

5、况不正常，应查明原因并加以消除后重测。 测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接），测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置。3、把测得的值依次填入实验报告中，并用作图法按最小条件进行数据处理，求出被测表面的直线度误差。五、数据处理1、为了作图方便，将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差。2、根据各测点的相对差，在坐标纸上描点。作图时不要漏掉首点（零点），且后一点的坐标位置是在前一点坐标位置的基础上累加。用直线依次连接各点，得出误差折线。3、两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切，在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一

6、条平行线相切。这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域。两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值(角度格值)。4、将差值按下式折算成线性值，并按国家标准gb11841996确定被测表面直线度的公差等级。f =ila式中：i合像水平仪的分度值 l桥板跨距 a一被测件的直线度误差值（格） 例：用合象水平仪测量一窄长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm，选用的桥板节距l200mm，测量直线度的记录数据见下表。若被测面的直线度公差为5级，试用作图法评定该平面的直线度误差是否合格。 解：数据处理的步骤如下：先将各点的顺测值与回测值取平均值。简化测量数据：将各测点的平均值同减一个数得相对差（见表2-1）。表2-1测量数据表测 量 数 据 测点序号i012345仪器 读数 ai顺测 273278285283270回测 275280287285272平均 274279286284271相对差ai00+5+12+10-3坐标值yi00+5+17+27+24将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如图2-2）。求最小包容区：先过0点和第4点作一直线，再过第2点作一平行线。则两条平行线在纵坐标上的截距7格，即为该被测件的直线度误差值