機械測量技術課件 任務2 使用框式水平儀檢測直線度誤差

項目四形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差【任務分析】

圖４－２－１所示為普通臥式車床上的導軌，它是支承和引導運動構件沿著一定軌跡運動的零件；主要是由Ｖ形導軌和平面導軌兩部分組成，其精度高低直接影響到溜板箱移動方向的準確性。機床加工精度與導軌精度有直接的聯(lián)系，因此評價機床導軌的直線度誤差對零件加工有著至關重要的作用。本任務主要是利用框式水平儀檢測機床導軌直線度誤差并進行合格性判斷。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差一、直線度的基本概念（一）直線度公差

直線度公差是指實際直線的形狀對理想形狀的允許變動量，

限制了加工面或線在某個方向上的偏差，主要用于對平面內的直線、回轉體上的素線、平面與平面的交線和軸線等實際直線的形狀精度提出要求。（二）直線度公差帶（１）在給定平面內對直線提出要求的公差帶：距離為公差值ｔ（0.1

ｍｍ）的一對平行直線之間的區(qū)域。只要被測直線不超出該區(qū)域即為合格，如圖４－２－２所示。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差（２）在給定方向上對實際直線提出要求的公差帶：是一對距離為公差值ｔ（0.1ｍｍ）的兩平行平面之間的區(qū)域，

如圖４－２－３所示。（３）在任意方向上對實際直線提出要求的公差帶：是一個直徑為公差值ｔ（?０.1ｍｍ）的圓柱面內的區(qū)域。只要被測直線不超出該區(qū)域即為合格，如圖４－２－４所示。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差（三）直線度誤差

直線度誤差是指實際被測直線對理想直線的變動量，理想直線的位置應符合最小條件，即實際被測直線對位置符合最小條件的理想直線的最大變動量為最小。

在滿足被測零件功能要求的前提下，直線度誤差值可以選用不同的評定方法來確定。合格條件是：直線度誤差值不大于直線度公差值。二、直線度誤差的評定

最小包容區(qū)域法：按最小條件評定直線度誤差的方法。（一）提取組成要素（線、面輪廓度除外）

最小條件：理想要素位于實體之外與實際要素接觸，并使被測要素對理想要素的最大變動量為最?。ㄈ鐖D４－２－５所示的ｆ１）。（二）導出要素

最小條件：理想要素應穿過實際中心要素，并使實際中心要素對理想要素的最大變動量為最?。ㄈ鐖D４－２－６所示的?ｄ１）。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差三、水平儀水平儀是利用液面自然水平原理制造的一種測角量儀。水平儀主要用于測量微小角度，檢驗各種機床及其他類型設備導軌的直線度、平面度和設備安裝的水平性、垂直性。常用的水平儀有框式水平儀和光學合像水平儀。（一）框式水平儀的結構

框式水平儀的結構如圖４－２－７所示。它主要由主水準器、定位用的橫水準器、做測量基面的框式金屬主體、蓋板和調零裝置組成。主水準器的兩端套以塑料管并用膠液黏結于金屬座上，主水準器的氣泡位置由偏心調節(jié)器進行調整?？蚴剿絻x有兩個測量面：一是安裝水準器的下測量面；二是與下測量面垂直的側測量面。框式水平儀的框架規(guī)格有１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、２００ｍｍ×２００ｍｍ、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、３００ｍｍ×３００ｍｍ等幾種，其中最為常用的水平儀規(guī)格為２００ｍｍ×２００ｍｍ。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差（二）水平儀的工作原理

水平儀的主要工作部分是一個封閉的弧形玻璃管，它被固定在水平儀內。玻璃管內裝有對管壁附著力很小的乙醚之類的液體，并存在一定長度的氣泡。水平儀傾斜一個角度α，氣泡相對玻璃管移動相應距離。移動的格數(shù)與角度α成正比。玻璃管上可有間距為２ｍｍ的刻線，根據(jù)氣泡移動方向和移過的格數(shù)，可以測量出被測零件的傾斜方向和角度?？蚴剿绞椒侄戎禐?.02/1000

ｍｍ，它表示水平儀每變化一個刻度，在1000ｍｍ長度內高度變化了0.02ｍｍ。一般水平儀的工作長度為200ｍｍ。圖４－２－８所示為水平儀刻線原理。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差四、直線度誤差測量數(shù)據(jù)處理及評定方法檢驗一臺車床的床身導軌在垂直平面內的直線度誤差δ，導軌長度Ｄｃ＝1000ｍｍ，水平儀的精度值為0.02ｍｍ／1000ｍｍ，車床溜板箱每移動250ｍｍ測量一次，溜板箱在各個測量位置時水平儀的讀數(shù)依次為：＋1.8

格、＋1.3格、－0.7格、－1.6格。請用計算和畫圖的方法評價直線度。計算法數(shù)據(jù)處理步驟如下：（1）將測量值（格）代數(shù)和，求出平均值；（2）求出相對值：測量值減去平均值；（3）將相對值的前一個數(shù)與后一個數(shù)相加，求出累積值；（4）將累積值中的最大值與最小值之差，求出格數(shù)；（5）利用δ=nli公式求出直線度誤差。（n：格數(shù)l：節(jié)距長度i：精度值）。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差測值序號1234測量值（格）+1.8+1.3-0.7-1.6平均值（格）（1.8+1.3-0.7-1.6）/4=0.2相對值（格）+1.6+1.1-0.9-1.8累積值（格）+1.6+2.7+1.80格數(shù)nn=+2.7-0=2.7（格）最大值減最小值直線度根據(jù)δ=nli=2.7×200×0.02/1000=0.0108mm得知該導軌直線度為0.0108mm。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差（1）如圖4-2-9所示，根據(jù)各測點的相對差，在坐標上描點。作圖時不要漏掉零點，且后一點的坐標位置是在前一點坐標位置的基礎上累加的。用直線依次連接各點，得出誤差折線。（2）用兩條平行直線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個最高點（或最低點）相切，在兩切點之間有一個最低（或最高）點與另一條平行線相切。這兩條平行直線之間的區(qū)域就是最小包容區(qū)域。兩平行線在縱坐標上的截距即為被測表面直線度誤差值角度格數(shù)n。（3）根據(jù)圖中b-b′可知，n約為2.7格，則δ=nli=2.7×200×0.02/1000=0.0108mm2.繪圖法圖4-2-9繪圖法項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差五、車床床身導軌調平車床所有幾何項目精度檢測前，需要對機床的床身導軌進行調平。即檢測前，須將車床安裝在適當?shù)幕A上，在床腳緊固的螺栓孔處設置可調墊鐵，將機床調平。為此，水平儀應順序地放在床身平導軌縱向a、b、c、d和床鞍橫向f的位置上，如圖4-2-10所示，調整可調墊鐵使兩條導軌的兩端放置成水平，同時校正床身導軌的扭曲。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差六、直線度檢測1.檢查導軌

將待測車床導軌清理干凈，擦除導軌面的鐵屑和油污。2.校正水平儀取出水平儀，將框式水平儀校正并清理水平儀底部。3.導軌調平

將框式水平儀分別放置在機床導軌的中間和兩端的位置上，對導軌進行調平。按照橋板的長度或者水平儀的長度對導軌進行分段，并做好標記，以便檢測時首尾相連。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差4.直線度檢測

從導軌的左端向右端依次在分段點位置進行測量，記錄各段測量數(shù)據(jù)（氣泡右移為正，左移為負）。到達終點后，再進行一次回測，同一測點兩次讀數(shù)的平均值為該點最終的測量數(shù)據(jù)。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差七、知識拓展（一）刀口直尺

刀口尺也稱作刀口直尺、刀口平尺等。刀口尺主要用于以光隙法進行直線度測量、平面度和垂直度測量，也可與量塊一起用于檢驗平面精度。測量效率高，是機械加工常用的測量工具。

刀口直尺的外形和結構如圖4-2-11所示，具有結構簡單，重量輕，不生銹，操作方便、表面鍍暗鉻，避免反光，便于觀察等特點。刀口直尺規(guī)格用測量面刃口長度表示，常用的有75mm、125mm、175mm、200mm、225mm、300mm等。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差七、知識拓展（二）光隙法檢測直線度光隙法是憑借人眼觀察通過實際間隙的可見光隙量多少來判斷間隙大小的一種基本方法。光隙法測量是將刀口尺置于被測實際線上并使刀口尺與實際線緊密接觸，轉動刀口直尺使其位置符合最小條件，然后觀察刀口尺與被測線之間的最大光隙，此時的最大光隙即為直線度誤差。當光隙值較大時，可用量塊或塞尺測出其值。光隙值較小時，可通過標準光隙比較來估讀光隙值大小。

例1:如圖4-2-12(a)的圖樣標注，其檢測方法如圖4-2-12(b)所示。項目四、形狀公差及檢測任務2使用框式水平儀檢測直線度誤差七、知識拓展

將刀口尺與被測素線直接接觸，并使刀口尺和被測素線間的最大間隙為最小，這個最大間隙就是被測素線的直線度誤差。測量若干條素線，取其中最大的誤差值作為被測零件的直線度誤差值。

刀口尺做得足夠精確，可以作為直線的理想形狀。由于平尺的位置就是理想直線的位置,因此，測量時，應