实验二实验二 形位误差测量实验实验 21 用合象水平仪测量直线度误差用合象水平仪测量直线度误差一、一、 实验目的实验目的 1、 掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。 2、 加深对直线度误差定义的理解。 二、二、 实验内容实验内容用合象水平仪测量直线度误差。 三、三、 测量原理及计量器具说明测量原理及计量器具说明 机床、仪器导轨或其他窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直 平面、水平平面）内进行检测。常驻用的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平 仪和自准直仪等到。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 着直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜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，这个变化的微小倾角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，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。由于合象水平仪的测量准确度高、测量范围大（10mm/m） 、测量 效率高、价格便宜、携带方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。 合象水平仪的结构如图 1a、d 所示，它由底板 1 和壳体 4 组成外壳，其内部则由杠杆 2、水准器 8、两个棱镜 7、测量系统 9、10、11 以及放大镜 6 所组成。 使用时将合象水平仪放于桥板（图 2）上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果 被测表面无直线度误差，并与自然水平基准平行，此时水准器的气泡边逐通过合象棱镜 7 所产生的影象，在放大镜 6 中观察将出现如图 1b 所示的情况。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不宜，导致气泡移动，其视场情况将如图 1c 所示。此时可 转动测微螺杆 10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组 7 的中间位置，则图 1c 中的两影象的错移量*消失而恢复成一个光滑的半圆头（图 1b） 。测微螺杆移动量 s 导致水 准器的转角 a（图 1d）与被测表面相邻两点的高低差 h 有确切的对应关系，即 h=0.01La(m)式中 0.01合象水平仪的分度值(mm/m)；L桥板节距（mm） ；角度读数值（用格数来计数） 。如此逐点测量，就可得到相应的值，为了阐述直线度误差的评定方法，后面将用实例加i以叙述。（a）图 1四、实验步骤四、实验步骤1、量出补测表面总长，确定相邻两测点之间的距离（节距） ，按节距 L 调整桥板 （图 2）的两贺术中心距。2、将合象水平仪放于桥板上，然后将桥板依次放在各节距的位置。每放一个节距后， 要旋微分筒 9 合象，使放大镜中出现如图 1b 所示的情况，此时即可进行读数。先在放大镜 11 处读数，它是反映螺杆 10 的旋转圈数；微分筒 9（标有十、一旋转方向）的读数则是螺 杆 10 旋转一圈（100 格）的细分读数；如此顺测（从首点至终点） 、回测（由终点至首点） 各一次。回测时桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。必须注意， 如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应检查原因并加以消除后重测。3、为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差（见后面 的例题） 。4、根据各测点的相对差，在坐标纸上邓点。作图时不要漏掉首点（零点） ，同时后一 测点的坐标位置是以前一点为基准，根据相邻差数取点的。然后连接各点，得出误差折线。5、用两条平行线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（最低）点 与另一条平行直线相切。这两条平行线相切。这两条平行直线之间的区域才是最小包容区 域。从平行于纵坐标方向画出这两条平行直线间的距离，此距离就是被测表面的直线度误差值 f（格） 。图 26、将误差值 f（格）按下式折算成线性值 f（um）,并按国家标准 GB118480 评定被测 表面直线度的公差等级。f（m）=0.01L f（格） 例例:用合象水平仪测量一窄长平面的直线度误差，仪器的分度值分为 0.01mm/m，选用的桥 板节距 L=200mm，测量直线度记录数据见附表，若被测平面直线度的公差等级为 5 级，试 用作图法评定该平面的直线度误差是否合格？调点序号 i012345678 顺测293300290301302306299296回测296298288299300306297296仪 器 读 数 i平均297299289300301306298296相对差(格) ii00+28+3+4+9+11f=0.0120011 =22（m） 按国家标准 GB118480，直线度 5 级公差值为 25m.误差值小于公差值，所以被测 工件直线度误差合格。思考题思考题目前部分工厂用作图法求解直线度误差时，仍沿用以往的两端点连线法，即把误差折 线的首点(零点)和终点连成一直线作为评定标准，然后再作平行于评定标准的两条包容直 线，从平行于纵坐标来计量两条包容直线之间的距离作为直线度误差值。以例题作图为例, 试比较按两端点连线和按最小条件评定的误差值,何者合理?