機械設(shè)備維修技術(shù)教學(xué)-用水平儀檢測機床導(dǎo)軌精度

第四講

用水平儀檢測機床導(dǎo)軌精度機械設(shè)備修理教學(xué)任務(wù)重點難點水平儀結(jié)構(gòu)、功用及使用方法水平儀工作原理水平儀檢測機床導(dǎo)軌精度的方法

水平儀檢測機床導(dǎo)軌精度的方法一、水平儀1、作用：檢驗平面對水平或垂直位置的偏差。廣泛應(yīng)用于平面度、直線度和鉛垂度的檢查測量工作中。

水平儀是車床裝修中最常用的測量儀器主要用來測量導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度。工作臺面的平面度及零件間的垂直度和平行度。主要有條形水平儀、框式水平儀和合象水平儀等。

條式水平儀框式水平儀1-框架2-主水準(zhǔn)器3-調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器2、構(gòu)造：（框式水平儀）：（1）框架水平儀的框架是由合金鋼或鑄鐵經(jīng)加工后制成的。下面和兩側(cè)面是經(jīng)過精加工的測量面；框架上鑲有水準(zhǔn)管。（2）水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管是由玻璃制成的，里裝滿了一定容積的液體，管壁標(biāo)出一定的刻度。3、操作：4、測量原理*精度0.02/1000物理意義測量原理常用的框式水平儀，主要由框架1和弧形玻璃管主水準(zhǔn)器2、調(diào)整水準(zhǔn)3組成。利用水平儀上水準(zhǔn)泡的移動來測量被測部位角度的變化。

框架的測量面有平面和V形槽，V形槽便于在圓柱面上測量?；⌒尾ＡЧ艿谋砻嫔嫌锌叹€，內(nèi)裝乙醚(或酒精),并留有一個水準(zhǔn)泡，水準(zhǔn)泡總是停留在玻璃管內(nèi)的最高處。若水平儀傾斜一個角度，氣泡就向左或向右移動，根據(jù)移動的距離(格數(shù)),直接或通過計算即可知道被測工件的直線度，平面度或垂直度誤差。水平儀工作原理：精度為0.02mm/1000mm的水平儀玻璃管，曲率半徑R=103132mm，當(dāng)平面在1000mm長度中傾斜0.02mm，則傾斜角為：5、水平儀的讀數(shù)方法

水平儀的讀數(shù)方法有直接讀數(shù)法和平均讀數(shù)法兩種。1）直接讀數(shù)法：以氣泡兩端的長刻線作為零線，氣泡相對零線移動格數(shù)作為讀數(shù)，這種讀數(shù)方法最為常用

圖a表示水平儀處于水平位置，氣泡兩端位于長線上，讀數(shù)為“0”；圖b表示水平儀逆時針方向傾斜，氣泡向右移動，圖示位置讀數(shù)為“+2”；圖c表示水平儀順時針方向傾斜，氣泡向左移動，圖示位置讀數(shù)為“-3”。

2）平均讀數(shù)法：

由于環(huán)境溫度變化較大，使氣泡變長或縮短，引起讀數(shù)誤差而影響測量的正確性，可采用平均讀數(shù)法，以消除讀數(shù)誤差。

平均讀數(shù)法讀數(shù)是分別從兩條長刻線起，向氣泡移動方向讀至氣泡端點止，然后取這兩個讀數(shù)的平均值作為這次測量的讀數(shù)值。圖c表示，由于環(huán)境溫度較高，氣泡變長，測量位置使氣泡左移。讀數(shù)時，從左邊長刻線起，向左讀數(shù)“-3”；從右邊長刻線起，向左讀數(shù)“—2”。取這兩個讀數(shù)的平均值，作為這次測量的讀數(shù)值：6、框架水平儀的使用方法

1）框架水平儀的兩個V形測量面是測量精度的基準(zhǔn)，在測量中不能與工作的粗糙面接觸或摩擦。安放時必須小心輕放，避免因測量面劃傷而損壞水平儀和造成不應(yīng)有的測量誤差。

2）用框架水平儀測量工件的垂直面時，不能握住與副側(cè)面相對的部位，而用力向工件垂直平面推壓，這樣會因水平儀的受力變形，影響測量的準(zhǔn)確性。正確的測量方法是手握持副測面內(nèi)側(cè)，使水平儀平穩(wěn)、垂直地（調(diào)整氣泡位于中間位置）貼在工件的垂直平面上，然后從縱向水準(zhǔn)讀出氣泡移動的格數(shù)。

3）使用水平儀時，要保證水平儀工作面和工件表面的清潔，以防止臟物影響測量的準(zhǔn)確性。測量水平面時，在同一個測量位置上，應(yīng)將水平儀調(diào)過相反的方向再進行測量。當(dāng)移動水平儀時，不允許水平儀工作面與工件表面發(fā)生摩擦，應(yīng)該提起來放置。

4）當(dāng)測量長度較大工件時，可將工件平均分若干尺寸段，用分段測量法，然后根據(jù)各段的測量讀數(shù)，繪出誤差坐標(biāo)圖，以確定其誤差的最大格數(shù)。如下圖所示。床身導(dǎo)軌在縱向垂直平面內(nèi)直線度的檢驗時，將方框水平儀縱向放置在刀架上靠近前導(dǎo)軌處(圖中位置A)，從刀架處于主軸箱一端的極限位置開始，從左向右移動刀架，每次移動距離應(yīng)近似等于水平儀的邊框尺寸(200mm)。依次記錄刀架在每一測量長度位置時的水平儀讀數(shù)。將這些讀數(shù)依次排列，用適當(dāng)?shù)谋壤嫵鰧?dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差曲線。水平儀讀數(shù)為縱坐標(biāo)，刀架在起始位置時的水平儀讀數(shù)為起點，由坐標(biāo)原點起作一折線段，其后每次讀數(shù)都以前折線段的終點為起點，畫出應(yīng)折線段，各折線段組成的曲線，即為導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度曲線。曲線相對其兩端連線的最大坐標(biāo)值，就是導(dǎo)軌全長的直線度誤差，曲線上任一局部測量長度內(nèi)的兩端點相對曲線兩端點的連線坐標(biāo)差值，也就是導(dǎo)軌的局部誤差。A、B水平儀縱向?qū)к壴诖怪逼矫鎯?nèi)的直線度檢驗二、水平儀檢測機床導(dǎo)軌精度

a)垂直平面直線度誤差b)水平面內(nèi)的直線度誤差

用水平儀測量導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度誤差，屬節(jié)距測量法。測量過程有如步行登山，一步一跨，因而每次測量移過的間距應(yīng)和橋板的長度相等。只有在這種情況下，測量所獲得的讀數(shù)，才能用誤差曲線來評定直線度誤差。1、水平儀的放置方法若被測量導(dǎo)軌安裝在縱向(沿測量方向)對自然水平有較大的傾斜，可允許如下圖所示，在水平儀和橋板之間墊紙條。測量目的只是為了求出各檔之間斜度的變化，因而墊紙條后對評定結(jié)果并無影響。若被測量導(dǎo)軌安裝在橫向(垂直與測量方向)對自然水平有較大的傾斜時，則必須嚴(yán)格保證橋板是沿一條直線移動，否則，橫向的安裝水平誤差將會反映到水平儀示值中去。2、水平儀測量導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度的方法

例：有一車床導(dǎo)軌長為l600mm，用精度0.02／1000的框式水平儀，儀表座長度為200mm，求此導(dǎo)軌在垂直平面上的直線度誤差，具體操作如下：1）將儀表座放置于導(dǎo)軌長度方向的中間，水平儀置于其上，調(diào)平導(dǎo)軌使水平儀的氣泡居中。2）導(dǎo)軌用粉筆作標(biāo)記分段，其長度與儀表座長度相同。從靠近主軸箱位置開始依次首尾相接逐漸測量，取得各段高度差讀數(shù)。可根據(jù)氣泡移動方向來評定導(dǎo)軌傾斜方向，如假定氣泡移動方向與水平儀移動方向一致時為“+”，反之為“-”。

3）把各段測量讀數(shù)逐點累積，用絕對讀數(shù)法。每段讀數(shù)值依次為：+1、+1、+2、0、-1、-1、0、0.5，如圖所示。4）取坐標(biāo)紙，畫得導(dǎo)軌直線度曲線圖。作圖時，導(dǎo)軌的長度為橫坐標(biāo)，水平儀讀數(shù)為縱坐標(biāo)。根據(jù)水平儀讀數(shù)依次畫出各折線段，每一段的起點與前一段的終點重合。5）用兩端點連線法或最小區(qū)域法確定最大誤差格數(shù)及誤差曲線形狀，如圖所示。

（1）兩端點連線法：在導(dǎo)軌直線度誤差呈單凸(或單凹)時，作首尾兩端點連線I-I，并過曲線最高點(或最低點)，作II-II直線與I-I平行。兩包容線間最大縱坐標(biāo)值即為最大誤差格數(shù)。在下圖中，最大誤差在導(dǎo)軌長為600mm處。曲線右端點坐標(biāo)值為1.5格，按相似三角形解法，導(dǎo)軌600mm處最大誤差格數(shù)為：4-0.56格=3.44格（2）最小區(qū)域法：在直線度誤差曲線有凸有凹時，采用如下圖所示方法。過曲線上兩個最低點(或兩個最高點)，作一條包容線I；過曲線上兩個最高點(或最低點)作平行與I線的另一條包容線II，將誤差曲線全部包容在兩平行線之間，兩平行線之間沿縱軸方向的最大坐標(biāo)值即為最大誤差。6）數(shù)據(jù)處理：導(dǎo)軌直線度數(shù)值一般按下式換算：