實驗四用合象水平儀或框式水平儀

1、實驗四 用合象水平儀或框式水平儀測量直線度誤差一、實驗?zāi)康?. 掌握用水平儀測量直線度誤差的方法及數(shù)據(jù)處理。2. 加深對直線度誤差定義的理解。二、實驗內(nèi)容用合象水平儀或框式水平儀測量直線度誤差。三、測量原理及計量器具說明機床、儀器導(dǎo)軌或其他窄而長的平面，為了控制其直線度誤差，常在給定平面（垂直平面、水平平面）內(nèi)進行檢測。常用的計量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀等。使用這類器具的共同特點是測定微小角度變化。由于被測表面存在著直線度誤差，計量器具置于不同的被測部位上，其傾斜角度就要發(fā)生相應(yīng)的變化。如果節(jié)距（相鄰兩測點的距離）一經(jīng)確定，這個變化的微小傾角與被測相鄰兩點的高低差就有

2、確切的對應(yīng)關(guān)系。通過對逐個節(jié)距的測量，得出變化的角度，用作圖或計算，即可求出被測表面的直線度誤差。由于合象水平儀的測量準(zhǔn)確度高、測量范圍大（±10 mm/m）、測量效率高、價格便宜、攜帶方便等優(yōu)點，故在檢測工作中得到了廣泛的采用。合象水平儀的結(jié)構(gòu)如圖1a、d所示，它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內(nèi)部則由杠桿2、水準(zhǔn)器8、兩個棱鏡7、測量系統(tǒng)9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時將合象水平儀放于橋板（圖2）上相對不動，再將橋板放于被測表面上。如果被測表面無直線度誤差，并與自然水平基準(zhǔn)平行，此時水準(zhǔn)器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合象棱鏡7所產(chǎn)生的影象，在放大鏡6中觀察將

3、出現(xiàn)如圖1b所示的情況。但在實際測量中，由于被測表面安放位置不理想和被測表面本身不直，導(dǎo)致氣泡移動，其視場情況將如圖1c所示。此時可轉(zhuǎn)動測微螺桿10，使水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動一角度，從而使氣泡返回棱鏡組7的中間位置，則圖1c中兩影象的錯移量消失而恢復(fù)成一個光滑的半圓頭（圖1b）。測微螺桿移動量s導(dǎo)致水準(zhǔn)器的轉(zhuǎn)角（圖1d）與被測表面相鄰兩點的高低差h有確切的對應(yīng)關(guān)系，即 圖 1圖 2h0.01L（m）式中 0.01合象水平儀的分度值（mmm） L橋板節(jié)距（mm） 角度讀數(shù)值（用格數(shù)來計數(shù)）如此逐點測量，就可得到相應(yīng)的值，為了闡述直線度誤差的評定方法，后面將用實例加以敘述。四、實驗步驟1. 量出被測表面總長，

4、確定相鄰兩點之間的距離（節(jié)距），按節(jié)距L調(diào)整橋板（圖2）的兩圓柱中心距。2. 將合象水平儀放于橋板上，然后將橋板依次放在各節(jié)距的位置。每放一個節(jié)距后，要旋轉(zhuǎn)微分筒9合象，使放大鏡中出現(xiàn)如圖1b所示的情況，此時即可進行讀數(shù)。先在放大鏡11處讀數(shù)，它是反映螺桿10的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；微分筒9（標(biāo)有、旋轉(zhuǎn)方向）的讀數(shù)則是螺桿10旋轉(zhuǎn)一圈（100格）的細分讀數(shù)；如此順測（從首點至終點）、回測（由終點至首點）各一次。回測時橋板不能調(diào)頭，各測點兩次讀數(shù)的平均值作為該點的測量數(shù)據(jù)。必須注意，如某測點兩次讀數(shù)相差較大，說明測量情況不正常，應(yīng)檢查原因并加以消除后重測。3. 為了作圖的方便，最好將各測點的讀數(shù)平均值同減一

5、個數(shù)而得出相對差(見后面的例題)。4. 根據(jù)各測點的相對差，在坐標(biāo)紙上取點。作圖時不要漏掉首點（零點），同時后一測點的坐標(biāo)位置是以前一點為基準(zhǔn)，根據(jù)相鄰差數(shù)取點的。然后連接各點，得出誤差折線。5. 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（最低）點想切，在兩切點之間，應(yīng)有一個最低（最高）點與另一條平行直線想切。這兩條平行直線之間的區(qū)域才是最小包容區(qū)域。從平行于坐標(biāo)方向畫出這兩條平行直線間的距離，此距離就是被測表面的直線度誤差值（格）。將誤差值（格）按下式折算成線性值（微米），并按國家標(biāo)準(zhǔn)GB118480評定被測表面直線度的公差等級。（微米）0.01L （格）例：用合象水平

6、儀測量一窄長平面的直線度誤差，儀器的分度值為0.01mmm，選用的橋板節(jié)距L200mm，測量直線度記錄數(shù)據(jù)見附表。若被測平面直線度的公差等級為5級，試用作圖法評定該平面的直線度誤差是否合格？ 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB11841996，直線度5級公差為25m。誤差值小于公差值，所以被測工件直線度誤差合格。附 表測 點 序 號 012345678儀器讀數(shù)（格）順 測298300290301302306299296回 測296298288299300306297296平 均297299289300301306298296相 對 差 （格）0028349 11 注：1）表列讀數(shù)，百分?jǐn)?shù)是從圖1的11處讀得，十位數(shù)是從圖1的9處讀得。 2）值可取任意數(shù)，但要有利于相對差數(shù)字的簡化，本例取297格。 0.01×200×1122m思 考 題1. 目前部分工廠用作圖法求解直線度誤差時，仍沿用以往的兩端點連線法，即把誤差折線的首點（零點）和終點連成一直線作為評定標(biāo)準(zhǔn)，然后再作平行于評定標(biāo)準(zhǔn)的兩條包容直線，從平行于縱坐標(biāo)來計量兩條包容直線之間的距離作為直線度誤差值。1）以例題作圖為例，試比較按兩端點連線和按最小條件評定的誤差值，何者合理？為