阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法
阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法
摘要阿贝原则误差已形成肯定概念，它来源于导轨的直线性，当导轨直线性误差趋于零时，则阿贝原则误差也趋于零。本文较系统阐述了改善导轨直线性的方法。
关键词阿贝误差导轨直线性
目前国内外加工中心逐步向精密级方向发展，三坐标测量机精度也越来越高。如何保证和提高三维空间范围内进行加工和测量的精度成了一项值得研究的课题，本文对此试谈些看法如下。
1 对阿贝原则误差的新认识
三维坐标定位精度，其误差δΣ为一空间矢量，由x、y、z三个分量组成：δΣ=δx+δy+δz。主要由工件沿三个坐标移动时导轨误差所造成。其中有沿x、y、z轴导轨的垂直平面和水平平面内的直线度误差和滚摆、摇摆、颠摆所产生的阿贝误差，再加上测量系统本身的误差、三个坐标轴的垂直度误差等组成三维空间范围内的多项误差。
对空间范围为300mm×500mm×300mm左右的中小型高精度机床，定位精度一般为4～10μm。原因是导轨精度允差一般为2″，按阿贝误差的计算公式：
δ=H.θ=H×2×5×10-6mm=H×10-5mm（当θ=2″时）。
当H为300～500mm时，则单项误差δ为3～5μm，多项影响均方根合成后还要相应增加。
剖析上述误差源间的构成比大致为：
δ测系约占10％～20％（测量系统误差）；
δ阿贝约占50％～60％（阿贝误差）；
δ⊥约占20％～30％（导轨垂直度误差引起的误差）。
阿贝误差一般的涵义为：转角误差引起的线性值，在阿贝偏置距间在工作方向上的投影量（图1）。
（1）方向相同，有偏置距H时为一阶误差
δ=H.θ（图1b）
（2）方向相同，无偏置距H时为二阶误差（图1a），
因θ较小，误差值更小，可略去。
（3）方向垂直，有、无偏置距时均为二阶误差，可略去。
由于受加工空间范围及机床布局限制，H值无法避免，改进的主要方向应为θ。实际上θ也正是造成阿贝原则误差的根源，随着工艺水平提高θ趋近于零时，则阿贝误差也趋近于零。故广义的阿贝误差的涵义可认为是：移动件在预定空间范围内移动时，如能消除由于导轨精度造成的角运动误差，使基准尺和工件的中心线始终在一直线上（即θ→0）时，则该系统亦可认为是符合阿贝设计原则了（即δ阿贝→0）。
图1 阿贝原则误差
这样，提高导轨直线度的研究，就成了改善三维坐标定位精度的最见成效的关键问题了。
美国莫尔公司所制造的坐标镗床、坐标磨床、三坐标测量机，宣称它的机床在三维空间范围的精度均能达到高精度，原因就是其机床的导轨精度制造得很高，“V”形导轨直线度0.5″，两导轨平行度0.25μm，平导轨直线度0.3″（等于在导轨全长上凸或凹0.1～0.2 μm），两条导轨平行度0.25μm，上下导轨垂直度0.25 μm/300mm（0.2″），比瑞士、我国精度标准2″高4～5倍。使其制造的M—48Z测量机、X280mmY450mm范围内定位精度可达0.9μm，比一般坐标机床精度也提高了4～5倍，亦即阿贝误差影响降低了4～5倍，满足了整个空间范围内机床的定位精度要求。
2 改善导轨直线度的方法
2.1 导轨误差的综合刮研法
导轨精度是一项复合精度，除本身精度外，还与基础件的变形以及使用磨损
有关。产品制造时，理论上要求达到，但由于Δ变形曲线不易正确算出和测出，要用逐步接近法来实现。
2.1.1 加压重刮研法
这是解决固定件引起导轨附加变形的一种刮研法。常见的情况有：侧面附加力距引起导轨向外扭曲变形（图2a），如高精度长刻线机，导轨1变形大，导轨2变形小。上面受力弯曲变形（图2c），如单柱坐标镗床，以重心为中心发生下凹变形。
图2 加压重刮研法
解决的办法：虽可把原来部件装在上面进行刮研，但这样会引起工作不方便和影响装配周期。合理的办法是采用加上等于部件重量的附加重量G来解决（图2b、d）。由于加重后重力位置不能与原来完全相同，抵消效果只有80％～90％，可用渐近法逐步逼近。
2.1.2 加修正量刮研法
产生变形的第二种情况是由于导轨上移动件移动时引起变形造成的误差。必须根据变形曲线的形状和数量，在导轨刮研时加入数量相等方向相反的修整量，以达到相互抵消，使移动件达到最后按直线移动的目的。
图3 加修正量刮研法
（1）两端悬臂梁式见图3a，移动件移到两端时把导轨压成凸形，则导轨刮研时应刮成凹形（图3b）。变形量δ1一般为：L=900mm，S=200mm，悬臂l=300mm，移动件重100kg时，变形δ1=2～3μm；移动件重250kg时，δ1=4～5μm。
（2）双支梁式见图3c，由于移动件始终以大支承的中间移动，造成凹下的变形，导轨要求刮成凸形（图3d）。变形量δ2一般为：L=1400mm，S=500mm，移动件重量200kg时，δ2=5～6μm。
（3）一端悬臂梁式见图3e，移动件移到最高点时由倾侧力矩影响造成立柱上端弯曲变形。变形量一般为：
h=1150mm,S1=300mm,S2=450mm,G=110kg,l=320mm,L=350mm时，δ3=4～5μm。要求把导轨预先刮成凸形（图3f）。主轴箱移到上端时产生变形后变直，下面虽增大一些误差，使用时主轴箱热变形，误差下面大上面小，产生向外倾斜，可抵消其误差。
采用以上方法后，可取得90％的效果。在误差变形量不知道时，可用渐近法逐步达到。
2.1.3 按顺序基准刮研法
对一组导轨与另一组导轨有较高的垂直度精度要求时，采用单独刮研法就很难达到要求。必须采用顺序基准刮研法来达到（图4）。
图4 按顺序基准刮研法
1.底座导轨
2.拖板下导轨
3.拖板上导轨
4.工作台下导轨
5.基准方铁
（1）刮研底座的基准导轨1，用加量刮研法进行。
（2）刮研相配的拖板下导轨2，用模具粗刮后，进行配刮，达到80％以上的接触面为止，以提高导轨的接触刚度，减少接触变形。
（3）以下导轨为基准，刮研拖板上导轨面3，除按加量刮研法达到导轨的直线度要求外，用基准方铁5刮研上下导轨的垂直度达到2～3μm/300mm。这时工作基准与检查基准一致，避免了更换基准附加误差的影响，达到了高精度的要求。
（4）刮研相配的工作台下导轨面4，达到接触面要求。
（5）以导轨3为基准，刮工作台面或采用机加工法加工工作台面，由于加工基准与检查基准一致，避免了附加误差影响，可得到工作台面与导轨移动方向平行度3～4μm/400mm的要求，但台面平面度为导轨垂直面内直线度的复映，导轨误差不宜过大。
按顺序基准刮研后的垂直度和平行度，可比一般方法提高精度1～2μm。是一种提高几何精度较好的方法。
2.1.4 误差综合刮研法
为了达到几何精度在空间范围内全部合格，除了上述方法外，还应摸清各误差中存在的相互抵消和增大的关系，进行综合刮研，相互抵消，见图5。要保证主轴箱上下移动与工作台面垂直，如把工作台看成是不动的和平面度误差为零时，就只要校验立柱就能达到。设这为垂直度的原始误差。以原始位置“Ⅰ”的测量值计算，见图中Δ1。使用中不但工作台面有误差，还要在纵横坐标范围内移动，又增加了移动时导轨直线度误差的综合影响，见图中“Ⅱ”位置。这时Δ=Σ（Δ1+Δ2+Δ3）的综合关系式。
图5 误差综合刮研法
图6 工作台平面度影响放大计算图
式中Δ2：由工作台面平面度δ所增加的垂直度误差。见图6，计算式为：设工作台面宽为b，工作台平面度误差为δ，最大值在b/2处，方铁长l1、高l2。
由△OAB∽△O′A′B得
Δ3：由导轨垂直面内直线度所增加的误差，计算式为
式中Δφ″——导轨直线度误差，（″）
l2——方铁高，mm
要提高导轨直线度的精度，就要求Δ2与Δ3起一定的抵消作用，即导轨直线度为凸时，台面为凹形；导轨为凹时，台面为凸形。对单柱坐标镗床来说，一
般导轨移动曲线为凸形，故要求工作台面应刮为凹形，进行误差抵消，否则就较难保证工作台在整个工作范围（前、后、左、右）主轴箱的垂直度全部合格。
2.2 导轨误差的综合校正法
这是机床设计时，为了改善导轨受移动件移动时重力变化而引起变形在结构上采用的校正措施，虽不能完全消除变形，但仍能起有效的改善作用。这里介绍几种常见的方法。
2.2.1 配重弃荷改善法
（1）平衡重锤法见图7a，在美国Giddings & Lewis公司机床上使用，用重锤1来减小主轴箱3移动时重量对横梁导轨精度的影响。
图7 配重弃荷改善法
1.重锤
2.横梁
3.主轴箱
4.拉力弹簧
（2）拉力弹簧法见图7b，该法是在上面方法的基础上用拉力弹簧4代替重锤，用小车移动来减小主轴箱3移动时重量的影响，结构较紧凑，在美国Giddings & Lewis公司的机床上应用。
图8 卸荷梁结构
（3）卸荷梁法见图8，卸荷梁的两端有滚动轴承，用拉簧把Y导轨的载荷卸到立柱上，减小X导轨受力变形，提高导轨的运动精度，用拉簧调整Y的卸荷力。如意大利ALPHA BE型卸荷梁。
2.2.2 预加变形法
（1）螺钉支紧法除采用刮研方法预先把导轨刮成中凸形外，在三坐标测量机上，有采用机械方法来校正纵、横梁的弯曲变形（图9）。纵梁2固定在两条立柱上，横梁3通过滚动轴承4和小车5的两个滚轮6支承在纵梁上，并可沿纵梁导轨移动。紧固在纵梁下面的校正板7的上面和纵梁下面有很多互相对应的螺孔，根据纵梁导轨弯曲变形情况装上所需要的螺杆8，旋转螺杆使纵梁和校正板相互顶开，便可减小纵梁导轨的变形，为了提高校正效果，螺杆数量应取多些，同时两螺杆的距离l最好满足式l=c/(n-1)（c为小车两滚轮的距离，n为两滚轮距离内的螺杆个数）。
图9 横梁导轨螺钉支架弯曲变形校正方法
1.立柱
2.纵梁
3.横梁
4.滚动轴承
5.小车
6.滚轮
7.校正板
8.螺杆
图10 杠杆加力结构
（2）杠杆加力法图10是悬臂桥框结合式的一种。Y轴在沿X向移动时，悬臂发生变形。用补偿调整螺钉支紧补偿杆并通过滚柱使悬臂向上变形可达到补偿的目的。
2.2.3 自动校正法
图11所示为高精度1m激光两坐标测量机工作台运动导轨直线度误差自动校正原理图。
图11 工作台运动误差自动校正原理
1 .基座 2.下工作台 3.弹性顶块 4.滚珠轴承 5.上工作台 6.压电陶瓷组
合体
在基座1的上面装有双层工作台。下工作台2在基座1的滚柱导轨上作纵向运动，上工作台5由下工作台2上面的3个滚珠轴承4所支承。上工作台的门形框板两侧面上分别有两个孔：右侧的两个孔内各装有压电陶瓷组合体6，左侧的两个孔内各装有弹性顶块3，顶块的顶紧力约5～10N，使下工作台侧面与压电陶瓷组合体保持接触。这样的配置方法，使上工作台处于刚性浮动状态。
由测量环节、放大运算环节和执行元件等几个部分组成的自动伺服校正装置，如图12a所示。工作台在任意的起始位置时，测量环节定为零输出。由于导轨副的制造误差，工作台移动后，相对于起始位置就有一定的水平移动或转换（并且有方向性）。这时两测量系统（水平平移测量系统和转角测量系统）分别有信号输出，经放大运算环节获得一个反映被控对象与测量基准之间偏差的驱动电压，将这个电压施加在压电陶瓷组合体上，使驱动电压转换为机械长度的变化量，以推动上工作台，迫使它纠正到测量信号为零输出为止，即工作台始终保持在起始位置的那条直线上，校正了导轨副的误差影响。图12b所示为工作台运动水平位移校正的光路简图。
图12 自动伺服校正原理
1.光源
2.细丝分划板
3.透镜
4.棱镜
5.反射镜
6.狭缝
7.光电元件
8.光电显微镜电箱
9.前级放大器10.积分器11.积分开关12.直流升压器13.工作台14.压电陶瓷15.基座
2.3 导轨磨损的综合减少法
这是从提高导轨寿命，延长导轨精度保持性的一种简捷提高导轨直线度的方法。
2.3.1 上下导轨硬度合理匹配法
据国外资料报道，静导轨硬度最好是动导轨硬度的1.1～1.2倍（若采用相同材料，应进行不同的热处理）。对于直线运动的导轨副，由于静导轨两端外露易被刮伤及全长磨损不均匀，修理时劳动量大，故应用硬度高的耐磨材料制造。动导轨材料与静导轨材料匹配情况是：铸铁—淬硬铸铁，铸铁—淬火钢，有色金属—铸铁，有色金属—钢，这样可使导轨寿命增长1～3年。
2.3.2 减小导轨面上比压力
导轨面比压P是指导轨单位面积上承受载荷的能力。
式中：P为导轨面比压；W为作用于导轨面上的集中载荷；A为承载面积；a为导轨宽度；L为动导轨长度。
导轨面比压取得过大，导致导轨很快磨损。但过小时导轨尺寸增大。对于精密导轨副，允许的平均比压约为4N/cm2，最大比压为7～8N/cm2。如果要求运动部件有较高的灵敏度，则应将比压允许值取得更小些。
2.3.3 均匀磨损
当采用双V型导轨设计后，一般可提高导轨寿命2～3年。
2.3.4 更新材料法
在精加工后的导轨面上涂一层磷酸盐润滑薄膜，其耐磨性可提高3倍，摩擦系数减小30％～50％，并改善导轨面微观几何形状，在25mm/min进给速度下，工作台不产生爬行。目前国外已广泛应用。
贴塑导轨具有摩擦系数小、耐磨、工艺简单和成本低等优点，特别适用于润滑不良或无法润滑的垂直导轨和横梁导轨及要求重复定位精度高，微进给时无爬
行的数控机床导轨。
淬硬钢制成的镶钢导轨的耐磨性可比铸铁导轨高好几倍，但镶钢导轨紧固后易产生变形，为了达到正确的几何精度，必须先做准安装基面的精度，然后再研磨或精磨导轨。最有成效的是美国莫尔公司的坐标机床在采用镶钢滚动导轨后，可使寿命提高10倍，10年导轨磨损不大于0.7μm。
导轨直线度测量实验结论
导轨直线度测量实验结论 导轨直线度测量实验结论 导轨直线度是指导轨的直线程度，即导轨的曲率程度。导轨直线度对 于机械加工和测量具有重要的意义，因此需要进行精确的测量。本文 将介绍导轨直线度测量实验的结论。 一、实验原理 导轨直线度测量实验是通过使用光学仪器对导轨进行测量，然后根据 测量结果计算出导轨的直线程度。具体原理如下： 1. 光学仪器：在实验中使用了一台高精度平台投影仪和一个光学平台。 2. 测量方法：首先将平台投影仪放置在导轨上，并调整其位置和角度，使其能够照射到整个导轨表面。然后使用光学平台将投影仪照射到屏 幕上，并在屏幕上观察到所照射出来的图案。最后根据观察到的图案 计算出导轨的直线程度。 3. 计算公式：通过计算屏幕上所观察到的图案与理论图案之间的差异 来计算出导轨的曲率程度。
二、实验结果 经过多次测量和计算，得出导轨直线度测量实验的结论如下： 1. 导轨直线度误差小于0.01mm/1000mm，符合国家标准。 2. 导轨表面无明显的凹凸不平和磨损痕迹。 3. 导轨表面光洁度高，没有明显的氧化和污渍。 4. 导轨表面没有明显的裂纹和疤痕。 5. 实验结果经过多次验证，具有较高的可靠性和准确性。 三、实验分析 通过对导轨直线度测量实验结果的分析，可以得出以下结论： 1. 导轨直线度是机械加工和测量中非常重要的参数之一。只有保证导轨的直线程度才能保证机械加工和测量的精确性。 2. 通过使用高精度光学仪器进行导轨直线度测量可以得到非常精确的
结果。因此，在进行机械加工和测量时应该尽可能地使用高精度光学仪器进行导轨直线度测量。 3. 在日常维护中应该定期检查导轨表面是否存在明显的凹凸不平、磨损、氧化、污渍、裂纹和疤痕等情况。如果发现问题应及时进行维护和修复，以保证导轨的直线程度。 四、实验结论 通过对导轨直线度测量实验结果的分析，可以得出以下结论： 1. 导轨直线度误差小于0.01mm/1000mm，符合国家标准。 2. 导轨表面无明显的凹凸不平和磨损痕迹。 3. 导轨表面光洁度高，没有明显的氧化和污渍。 4. 导轨表面没有明显的裂纹和疤痕。 5. 实验结果经过多次验证，具有较高的可靠性和准确性。 因此，可以得出结论：本次导轨直线度测量实验结果符合国家标准，并且具有较高的可靠性和准确性。在日常维护中应该定期检查导轨表
直线导轨平行度与直线精度作业指导书要求
直线导轨平行度与直线精度作业指导书要求 以直线导轨平行度与直线精度作业指导书要求为标题 一、引言 直线导轨是一种常见的机械元件，用于实现物体的直线运动。在实际应用中，直线导轨的平行度和精度是非常重要的指标。平行度是指导轨相对于参考面的平行程度，而精度是指导轨的直线度。本文将详细介绍直线导轨平行度与直线精度的定义、测量方法和要求等内容。 二、直线导轨平行度的定义和测量方法 1. 平行度的定义 直线导轨的平行度是指导轨的两个相邻导轨面之间的平行程度。通常使用平行度误差来表示平行度的大小。 2. 平行度的测量方法 平行度的测量通常使用平行度测量仪来进行。具体的测量步骤如下： (1) 将测量仪的感应头安装在导轨上，并调节好位置。 (2) 通过测量仪的显示屏观察导轨的平行度误差。 (3) 根据测量结果进行调整，直到平行度误差满足要求。 三、直线导轨精度的定义和测量方法 1. 精度的定义 直线导轨的精度是指导轨的直线度，也就是导轨的直线程度。通常
使用直线度误差来表示精度的大小。 2. 精度的测量方法 精度的测量通常使用直线度测量仪来进行。具体的测量步骤如下： (1) 将测量仪的感应头安装在导轨上，并调节好位置。 (2) 通过测量仪的显示屏观察导轨的直线度误差。 (3) 根据测量结果进行调整，直到直线度误差满足要求。 四、直线导轨平行度和精度的要求 1. 平行度要求 直线导轨的平行度要求通常在一定的范围内，具体的要求根据实际应用情况而定。一般来说，平行度误差应控制在允许范围内，以确保导轨的平行度满足要求。 2. 精度要求 直线导轨的精度要求通常根据实际应用的精度要求而定。一般来说，直线度误差应控制在允许范围内，以确保导轨的直线度满足要求。 五、总结 直线导轨的平行度和精度是直线导轨的两个重要指标，对于保证导轨的正常运行和使用具有重要意义。本文介绍了直线导轨平行度和精度的定义、测量方法和要求等内容，希望对读者有所帮助。在实际应用中，应根据具体情况合理选择导轨的平行度和精度要求，并采取相应的调整措施，以确保导轨的平行度和精度满足要求。
“阿贝原则”的启示
“阿贝原则”的启示 今天来的早了些，早9点钟上课，8点钟就到技师学院的教室里了。由于来得早，教室里很静。卸掉耳孔中的Mp4耳塞，想到了在上节技师培训课上，老师拿出一只圈尺，那是多年前在老师求学的时候，一位外国老师送给他留做纪念的，特别之处就是在尺子的测量端的卡测件与尺条是留有一定余量的活动链接，目的就是在拉直测量或垂直测量过程中通过测量端的余量抵消测量误差，而在之前的精度不是很高的圈尺中测量端与尺条是固铆在一起的，这是不符合阿贝原则的。这是节讲测量的课，在讲到游标卡尺的时候，由于尺子的设计并不符合阿贝原则。所以一般的尺子精度定在0.02mm，要求在测量的时候不能用太大的力推尺套，如果这样会造成测量误差。 老师不提起这一段，干了这么长时间的汽车维修工作，学习过的书本里也不多见到这一类关于测量的原则，没有什么其它的想法。只是感觉知道的稍晚了一点。但也算及时。由它联想到我们的实际工作中，如果没有正确地了解工具设备的性能和使用技术要求，自我感觉再好的技能水平也不过平平而已。就如同电影中一位武者，不懂他的兵器一样，很难成为真正的高手。
在进行长度测量时需要计量器具的测量头或量臂移动，如游标卡尺、千分尺，其活动部件移动方向的正确性通常靠导轨保证。导轨的制造与安装误差(如直线度误差及配合处的间隙)会造成移动方向的偏斜。为了减小这种方向偏斜对测量结果的影响，1890年德国人艾恩斯特?阿贝(Ernst Abbe)提出了指导性原则：在长度测量中，应将标准长度量(标准线)安放在被测长度量(被测线)的延长线上，这就是阿贝原理。也就是说，量具或仪器的标准量系统和被测尺寸应成串联形式。若为并联排列，则该计量器具的设计，或者说其测量方法原理不符合阿贝原则。游标卡尺便是这样，会因此产生较大的误差，可称阿贝误差。千分尺的结构，若忽略读数装置的直径，也符合阿贝测长原则。 一、长度测量的几项基本原则 1最小变形原则 长度测量中引起被测件和测量器具的变形，主要是由于热变形和弹性变形(接触变形和自重引起的变形)。这些变形使被测件、测量器具尺寸发生变化，而影响测量结果的准确可靠。为此，在测量过程中，应尽量做到使各种原因引起的变形为最小，这就是测量的最小变形原则。 热变形热胀冷缩，这是自然现象，正是这一特性，往往
导轨直线度误差的测量
导轨直线度误差的测量 导轨直线度误差是指导轨表面所形成的直线与拟合理想直线之间的偏差量。在机械设备的制造和装配过程中，导轨直线度误差是一个常见的问题。因此，测量导轨直线度误差对于保证机械设备的精度和稳定性非常重要。本文将介绍导轨直线度误差的相关知识和测量方法。 一、导轨直线度误差的类型和特点 导轨直线度误差包括以下两种类型： 1.平面度误差： 平面度误差是指导轨表面的相邻两点构成的线段与平面的偏差。平面度误差常常会导致导轨的弯曲变形或者非正常磨损，从而影响机械设备的精度和稳定性。 2.直线度误差： 直线度误差是指导轨表面的直线形状与理想直线之间的偏差。直线度误差常常会导致机械设备的运动出现不稳定或者无法实现精确位置控制。 尽管导轨直线度误差的类型各不相同，但是它们都具有以下几个特点： 1.导轨直线度误差是常见的机械精度问题，可以通过测量 和调整进行解决。
2.导轨直线度误差对机械设备的精度和稳定性都有着较为 明显的影响。 3.导轨直线度误差的测量需要专业的仪器设备和技术支持，需要依靠专业人员进行操作。 二、导轨直线度误差的测量方法 为了测量导轨直线度误差，需要使用高精度的测量仪器，如光学平台、激光干涉仪、数控坐标测量机等。下面将介绍一些常用的导轨直线度误差测量方法。 1.平面度误差的测量： 平面度误差的测量可以通过使用平面度检测仪器进行，这种仪器可以对导轨表面进行扫描，得到与平面的偏差量。平面度误差的测量需要进行多次测量，并且在不同位置进行扫描，以确保测量结果的准确性。 2.直线度误差的测量： 直线度误差的测量可以通过使用激光干涉仪进行，这种仪器可以在导轨上发射一束激光，并通过探测器对反射的激光进行测量。通过这种方式可以得到导轨表面的直线度误差，进而进行调整。 3.坐标定位误差的测量： 在机械设备中，坐标定位误差也是非常重要的问题。可以通过数控坐标测量机进行坐标误差的测量。使用数控坐标测量机可以对导轨进行精确的位置控制，并对其精度进行评估。
导轨直线度误差测量方法
导轨直线度误差测量实验 教学大纲 一、学时： 实验学时：1 二、适用专业及年级 机械设计、机电、过程控制、车辆等机类、近机类，3年级 三、实验目的与要求 1.了解光学自准直仪的结构、测量原理和操作方法； 2.掌握直线度误差的测量和数据处理方法。 四、测量原理 直线度误差通常按与理想要素比较的原则进行测量，其测量原理用准直光线、水平面或高精度平板的平面构成一条模拟理想直线L， 将被测实际直线'L与模拟理想直线进行比较，若能直接测出被测的实 际直线上各点相对于理想直线的绝对距离y0,y1,…，y n,或是相对偏差△，△1，…，△n，则这种测量方法称之为直接测量法；若每次测量的读0 数仅反映相邻两测点的相对高度差δ1，δ2，…，δn，通过累加（即△k=∑δi）后，才能获得相对偏差，则这种测量方法称之为间接测量法。不管采用哪种测量方法，其最终目的都是要按照各测点的相对偏差，作出被测实际直线的折线图，最后按最小条件确定被测实际直线相对于理想直线的变动量，即直线度误差值。 五、测量仪器 自准直仪、桥板 六、测量步骤 1.将自准直仪放在靠近导轨一端的支架上,接通电源.调整仪器目镜焦 距,使目镜视场中的指标线与数字分划板的刻度线均为最清晰. 2.选取被侧导轨上1米长度,将其等分成10小段,同时调整桥板下两支 点的距离L,使其刚好等于小段的长度;将反射镜固定在桥板上, 然后将桥板防置于被测物体上,使其与自准直仪的光轴垂直. 3.分别将桥板移至导轨两端,调整光学自准直仪的位置,使“十”字影 像均能清晰的进入目镜视场.调整好就不能再移动仪器. 4.从导轨的一端开始测量,按照顺测﹑回测的顺序使桥板按跨距前后 衔接的移动桥板;在每一个测量位置上,移动测微读数鼓轮5,使 指标线位于“十”字影像的中心,并记录下该位置的读数.如果测 量准确,我们要求在顺测与回测过程中,对于同一小段上前后两次
阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法
阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法 摘要阿贝原则误差已形成肯定概念，它来源于导轨的直线性，当导轨直线性误差趋于零时，则阿贝原则误差也趋于零。本文较系统阐述了改善导轨直线性的方法。 关键词阿贝误差导轨直线性 目前国内外加工中心逐步向精密级方向发展，三坐标测量机精度也越来越高。如何保证和提高三维空间范围内进行加工和测量的精度成了一项值得研究的课题，本文对此试谈些看法如下。 1 对阿贝原则误差的新认识 三维坐标定位精度，其误差δΣ为一空间矢量，由x、y、z三个分量组成：δΣ=δx+δy+δz。主要由工件沿三个坐标移动时导轨误差所造成。其中有沿x、y、z轴导轨的垂直平面和水平平面内的直线度误差和滚摆、摇摆、颠摆所产生的阿贝误差，再加上测量系统本身的误差、三个坐标轴的垂直度误差等组成三维空间范围内的多项误差。 对空间范围为300mm×500mm×300mm左右的中小型高精度机床，定位精度一般为4～10μm。原因是导轨精度允差一般为2″，按阿贝误差的计算公式： δ=H.θ=H×2×5×10-6mm=H×10-5mm（当θ=2″时）。 当H为300～500mm时，则单项误差δ为3～5μm，多项影响均方根合成后还要相应增加。 剖析上述误差源间的构成比大致为： δ测系约占10％～20％（测量系统误差）； δ阿贝约占50％～60％（阿贝误差）； δ⊥约占20％～30％（导轨垂直度误差引起的误差）。 阿贝误差一般的涵义为：转角误差引起的线性值，在阿贝偏置距间在工作方向上的投影量（图1）。 （1）方向相同，有偏置距H时为一阶误差 δ=H.θ（图1b） （2）方向相同，无偏置距H时为二阶误差（图1a）， 因θ较小，误差值更小，可略去。 （3）方向垂直，有、无偏置距时均为二阶误差，可略去。 由于受加工空间范围及机床布局限制，H值无法避免，改进的主要方向应为θ。实际上θ也正是造成阿贝原则误差的根源，随着工艺水平提高θ趋近于零时，则阿贝误差也趋近于零。故广义的阿贝误差的涵义可认为是：移动件在预定空间范围内移动时，如能消除由于导轨精度造成的角运动误差，使基准尺和工件的中心线始终在一直线上（即θ→0）时，则该系统亦可认为是符合阿贝设计原则了（即δ阿贝→0）。
长度测量的几项基本原则
长度测量的几项基本原则 一、最小变形原则长度测量中引起被测件和测量器具的变形，主要是由于热变形和弹性变形（接触变形和自重引起的变形）。这些变形使被测件、测量器具尺寸发生变化，而影响测量结果的准确可靠。为此，在测量过程中，应尽量做到使各种原因引起的变形为最小，这就是测量的最小变形原则。 （一）热变形1．概述热胀冷缩，这是自然现象，正是这一特性，往往导致测量结果的严重失准。线性热变形可用公式表示为： △L=L?a?At 式中：L——物体尺寸，mm a ――线性热膨胀系数，10-6/C； △ t 温度变化，C。 例：三等标准金属线纹尺的线性热膨胀系数a=18.5 X 10- 6/ C ,若温度变化 △ t=1 C时，贝U 1m长的尺寸将变化： △ L=L?a?A t=1000 X 18.5 X 10-6/ C =18.5 卩m 对精密测量来讲，这个数字已十分可观了。 结论：对高精度零件、大尺寸零件进行检测时，温度的影响是一响不可忽视的因素。 凡是精密测试都要规定温度条件，尤其长度计量几乎所有的检定规程中都标明了温度要求。即在规定温度条件下测量可不做温度修正，否贝要进行修正。对高精度、大尺寸的被测件的测量还做出等温的要求。 2．热变形引起的测量误差热变形产生的测量误差主要是由于被测件与量具（仪）之间的温度差造成的。如果在测量前把被测件与量具（仪）放置在实验室中进行等温（等温的时间长短与温差大小、物体质量、散热面积、周围介质等因素有关），然后再进行测试。但尽管进行等温，大型零件表面和内部温度也不一定相等，即使在恒温室中，温度场分布也不一定均匀，对温度测量也有一定误差，测量环境温度由于人体、照明热源等也会波动。因此，可以说，等温后，热变形引起的测量误差会变得很小，在一定精度的测量时，可以忽略不计。 我们在测量工作中，往往只注意恒温条件，如要求（20±3）C ，而不注意人体的体温传导对测量结果的影响。女口：长度280?4000mm勺内卡规，在手掌中握上2?5min,长度应增加20?50卩m用食指和姆指（不带手套）拿20mnll勺量块30s, 量块尺寸会增大0.5卩m （显然是不允许的）。 为此，对高精度测量仪器，如接触式干涉仪、平晶等厚干涉仪等，都要有防止和减少热辐射的隔离装置。 （二）弹性变形 1 ．概述 测量过程中，由于测量力、接触形式、被测件的自重等原因将使测量器具或被测件产生弹性变形，造成测量误差。 具体将，弹性变形主要有仪器支架变形，被测件（如量块、线纹尺等）的支撑变形；测头、工作台与被测件的接触变形等。为什么接触式的测量器具都规定有测量力；为什么要规定接触形式；为什么在测量细长的被测件时要适当地选择支承点等，都是力图减少弹性变形，以减少弹性变形引起的测量误差。1．弹性变形引起的
长度测量的几项基本原则
长度测量的几项基本原则 一、最小变形原则 长度测量中引起被测件和测量器具的变形，主要是由于热变形和弹性变形（接触变形和自重引起的变形）。这些变形使被测件、测量器具尺寸发生变化，而影响测量结果的准确可靠。为此，在测量过程中，应尽量做到使各种原因引起的变形为最小，这就是测量的最小变形原则。 （一）热变形 1．概述 热胀冷缩，这是自然现象，正是这一特性，往往导致测量结果的严重失准。 线性热变形可用公式表示为： △L=L?a?△t 式中：L——物体尺寸，mm； a——线性热膨胀系数，10-6/℃； △t——温度变化，℃。 例：三等标准金属线纹尺的线性热膨胀系数a=18.5×10-6/℃,若温度变化 △t=1℃时，则1m长的尺寸将变化： △L=L?a?△t=1000×18.5×10-6/℃=18.5μm 对精密测量来讲，这个数字已十分可观了。 结论：对高精度零件、大尺寸零件进行检测时，温度的影响是一响不可忽视的因素。 凡是精密测试都要规定温度条件，尤其长度计量几乎所有的检定规程中都标明了温度要求。即在规定温度条件下测量可不做温度修正，否则要进行修正。对高精度、大尺寸的被测件的测量还做出等温的要求。 2．热变形引起的测量误差 热变形产生的测量误差主要是由于被测件与量具（仪）之间的温度差造成的。如果在测量前把被测件与量具（仪）放置在实验室中进行等温（等温的时间长短与温差大小、物体质量、散热面积、周围介质等因素有关），然后再进行测试。但尽管进行等温，大型零件表面和内部温度也不一定相等，即使在恒温室中，温度场分布也不一定均匀，对温度测量也有一定误差，测量环境温度由于人体、照明热源等也会波动。因此，可以说，等温后，热变形引起的测量误差会变得很小，在一定精度的测量时，可以忽略不计。 我们在测量工作中，往往只注意恒温条件，如要求（20±3）℃，而不注意人体的体温传导对测量结果的影响。如：长度280～4000mm的内卡规，在手掌中握上2～5min，长度应增加20～50μm；用食指和姆指（不带手套）拿20mm的量块30s，量块尺寸会增大0.5μm（显然是不允许的）。 为此，对高精度测量仪器，如接触式干涉仪、平晶等厚干涉仪等，都要有防止和减少热辐射的隔离装置。 （二）弹性变形 1．概述 测量过程中，由于测量力、接触形式、被测件的自重等原因将使测量器具或被测件产生弹性变形，造成测量误差。 具体将，弹性变形主要有仪器支架变形，被测件（如量块、线纹尺等）的支撑变
《阿贝原则【“阿贝原则”的启示】》
《阿贝原则【“阿贝原则”的启示】》 今天来的早了些，早9点钟上课，8点钟就到技师学院的教室里了。由于来得早，教室里很静。卸掉耳孔中的mp4耳塞，想到了在上节技师培训课上，老师拿出一只圈尺，那是多年前在老师求学的时候，一位外国老师送给他留做纪念的，特别之处就是在尺子的测量端的卡测件与尺条是留有一定余量的活动链接，目的就是在拉直测量或垂直测量过程中通过测量端的余量抵消测量误差，而在之前的精度不是很高的圈尺中测量端与尺条是固铆在一起的，这是不符合阿贝原则的。这是节讲测量的课，在讲到游标卡尺的时候，由于尺子的设计并不符合阿贝原则。所以一般的尺子精度定在0.02mm，要求在测量的时候不能用太大的力推尺套，如果这样会造成测量误差。 老师不提起这一段，干了这么长时间的汽车维修工作，学习过的书本里也不多见到这一类关于测量的原则，没有什么其它的想法。只是感觉知道的稍晚了一点。但也算及时。由它联想到我们的实际工作中，如果没有正确地了解工具设备的性能和使用技术要求，自我感觉再好的技能水平也不过平平而已。就如同电影中一位武者，不懂他的兵器一样，很难成为真正的高手。 在进行长度测量时需要计量器具的测量头或量臂移动，如游标卡尺、千分尺，其活动部件移动方向的正确性通常靠导轨保证。导轨的制造与安装误差（如直线度误差及配合处的间隙）会造成移动方向的偏斜。为了减小这种方向偏斜对测量结果的影响，1890年德国人艾恩斯特?阿贝（ernstabbe）提出了指导性原则：在长度测量中，应将
标准长度量（标准线）安放在被测长度量（被测线）的延长线上，这就是阿贝原理。也就是说，量具或仪器的标准量系统和被测尺寸应成串联形式。若为并联排列，则该计量器具的设计，或者说其测量方法原理不符合阿贝原则。游标卡尺便是这样，会因此产生较大的误差，可称阿贝误差。千分尺的结构，若忽略读数装置的直径，也符合阿贝测长原则。 一、长度测量的几项基本原则 1最小变形原则 长度测量中引起被测件和测量器具的变形，主要是由于热变形和弹性变形（接触变形和自重引起的变形）。这些变形使被测件、测量器具尺寸发生变化，而影响测量结果的准确可靠。为此，在测量过程中，应尽量做到使各种原因引起的变形为最小，这就是测量的最小变形原则。 热变形热胀冷缩，这是自然现象，正是这一特性，往往导致测量结果的严重失准。对高精度零件、大尺寸零件进行检测时，温度的影响是不可忽视的因素。 （1）热变形引起的测量误差 热变形产生的测量误差主要是由于被测件与量具（仪）之间的温度差造成的。如果在测量前把被测件与量具（仪）放置在实验室中进行等温（等温的时间长短与温差大小、物体质量、散热面积、周围介质等因素有关），然后再进行测试。但尽首进行等温，大型零件表面和内部温度也不一定相等，即使在恒温室中，温度场分布也不一定均
导轨直线度的检查调整和计算方法
水平仪的使用 （作者未知） 一、水平仪的使用和读数 水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的不直度、机件相对位置的平行度以及设备安装的水平位置和垂直位置的仪器。水平仪是机床制造、安装和修理中最基本的一种检验工具。一般框式水平仪的外形尺寸是200 x 200mm, 精度为 0.02/1000。水平仪的刻度值是气泡运动一格时的倾斜度，以秒为单位或以每米多少毫米为单位，刻度值也叫做读数精度或灵敏度。若将水平仪安置在1米长的平尺表面上，在右端垫0.02毫米的高度，平尺倾斜的角度为4秒，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。如图:1 计算如下:水平仪连同平尺的倾斜角a的大小可以从下式中求出： 由tg a = = =0.00002 贝U a =4秒 从上式可知0.02/1000精度的框式水平仪的气泡每运动一个刻度，其倾斜角度等于4秒，这时在离左端200mm处（相当于水平仪的1个边长），计算平尺下面的高度H1为： tg a = =0.00002 H仁tg aX L1=0.00002 x 200=0.004（mm）由上式可知，水平仪气泡的实际变化值与所使用水平仪垫铁的长度有关。假如水平仪放在500mm 长的垫铁上测量机床导轨，那么水平仪的气泡每运动1 格，就说明垫铁两端高度差是0.01mm。另外，水平仪的实际变化值还与读数精度有关。所以，使用水平仪时，一定要注意垫铁的长度、读数精度以及单独使用时气泡运动一格所表示的真实数值。 由此得知，水平仪气泡运动一格后的数值，是根据垫铁的长度来决定的。 水平仪的读数，应按照它的起点任意一格为0。气泡运动一格计数为1，再运动一格计数为2，以此进行累计。在实际生产中对导轨的最后加工，无论采用磨削、
导轨直线度检测的方法及工具 -回复
导轨直线度检测的方法及工具-回复 导轨直线度检测是一项重要的工艺过程，用于确定导轨表面的直线度，以确保工作过程中的精度和准确性。本文将一步一步地介绍导轨直线度检测的方法及所需的工具。 第一步：准备工作 在进行导轨直线度检测之前，需要准备一些必要的工具和材料。主要的工具包括水平仪、游标卡尺、光学平行度仪、调平脚和检测夹具等。此外，还需要一块光滑平整的平板和一支划线笔。 第二步：检查导轨的表面 首先，仔细检查导轨的表面，确保其没有明显的划痕、凹陷或其他损坏。如果发现表面存在损坏，需要先修复后再进行直线度检测。 第三步：准备导轨检测夹具 使用适当的夹具将导轨固定在检测平板上。确保导轨固定牢固，并且没有松动或移动的迹象。调平脚可以用来确保平板水平，以确保检测结果的准确性。 第四步：使用水平仪检测水平度 将水平仪放置在导轨表面上。通过观察水平仪的示数，确定导轨是否完全水平。如果示数超过允许的误差范围，应调整导轨夹具和调平脚，直至导
轨完全水平为止。 第五步：使用游标卡尺测量导轨直线度 在导轨表面上选择适当的位置，使用游标卡尺测量导轨的直线度。将游标卡尺的零位放在导轨的一个端点，然后沿导轨表面移动卡尺，同时观察卡尺示数。如果示数在一定范围内保持不变，说明导轨具有良好的直线度；如果示数发生明显变化，则说明导轨存在弯曲或偏差。 第六步：使用光学平行度仪进一步检测直线度 为了进一步提高检测精度，可以使用光学平行度仪进行直线度检测。将光学平行度仪的探头放置在导轨的一个端点，然后沿导轨表面移动探头，同时观察平行度仪的示数。通过一系列测量，可以确定导轨的直线度，并计算出最大偏差。 第七步：记录和分析检测结果 将所有的测量结果记录下来，并进行分析。比较测量结果和规定的直线度标准，确定导轨是否通过直线度检测。根据分析结果，可以采取相应的措施来修复或调整导轨，以达到要求的直线度标准。 总结： 导轨直线度检测需要使用多种工具和方法，包括水平仪、游标卡尺和光学平行度仪等。通过逐步进行水平度检测、直线度测量和光学检测，可以确
导轨直线度的检查调整和计算方法
导轨直线度的检查调整和计算方法 一、导轨直线度检查方法： 1.平台检测法：使用平台平行度仪或测平工具，在导轨上选择若干测 点进行检测，测定每个测点的偏差，以此判断导轨的直线度误差。 2.拉丝法：在导轨上安装拉丝仪器或者光电尺，并拉动拉丝仪器或者 光电尺，测定导轨上的测量点位置，通过测量数据计算直线度误差。 3.光学法：在导轨上安装激光仪或者电子望远镜等仪器，利用激光或 望远镜可以直观地观察到导轨上的直线度误差，通过观察和测量数据计算 直线度误差。 4.数控法：利用数控设备在导轨上运动并记录运动轨迹，并与理想的 直线进行对比，从而计算直线度误差。 二、导轨直线度调整方法： 1.调整底座：如果底座与导轨不平行，则会影响导轨的直线度。可以 通过调整底座的平整度，使其与导轨平行，从而改善导轨的直线度。 2.调整安装方式：导轨的安装方式也会影响导轨的直线度。如果导轨 安装不牢固或者安装方式不正确，可以重新调整安装方式，使其安装正确，从而改善导轨的直线度。 3.调整导轨连接方式：在导轨连接处设置调整螺栓，通过调整螺栓的 紧度，可以调整导轨的相对位置，从而改善导轨的直线度。 三、导轨直线度计算方法：
1.最大偏差法：在每个测点上测量导轨的偏差，然后得出最大偏差。 最大偏差越小，说明导轨的直线度越好。 2.平均偏差法：在每个测点上测量导轨的偏差，然后计算偏差的平均值。平均偏差越小，说明导轨的直线度越好。 3.二点法：选择导轨上的两个测点，并在这两个测点上测量导轨的偏差。然后计算这两个偏差之间的差值，差值越小，说明导轨的直线度越好。 总之，导轨直线度的检查、调整和计算方法是非常重要的，可以通过 合适的方法来评估导轨的直线度，进行相应的调整和修正，以保证导轨的 直线度符合要求，提高设备的运行精度和稳定性。
导轨间隙的调整方法
导轨间隙的调整方法 导轨间隙是指在机械设备的滑动部件中，导轨与滑块（或滚轮）之间的间隙。如果导轨间隙过大或不均匀，会影响设备的精度和稳定性。因此，正确的调整导轨间隙对于提高机械设备的性能至关重要。下面是一些常见的导轨间隙调整方法。 1. 清洁导轨：首先，清洁导轨表面以去除污垢和油污。可以使用清洁溶剂和软布擦拭导轨，确保导轨表面没有残留物。 2. 调整滚动车压力：当使用滚动车或滚轮作为导轨时，调整滚轮与导轨之间的接触压力可以改变导轨间隙。适当增加或减少接触压力，可以使导轨间隙减小或增大。 3. 调整滑块的拖动方式：在使用滑块导轨时，滑块的拖动方式也会影响导轨间隙。通常有滑行、滚动和滑跳等方式。优化滑块的设计和调整滑块的拖动方式，可以减小导轨间隙。 4. 使用间隙补偿装置：对于一些较为精密的机械设备，可以设计和安装间隙补偿装置来减小或消除导轨间隙。间隙补偿装置可以通过调整和补偿导轨的尺寸变化，来保持导轨与滑块的间隙在合适的范围内。 5. 检查导轨直线度：导轨的直线度对于导轨间隙的调整也至关重要。通过使用尺子或激光仪等测量工具，检查导轨的直线度。如果导轨不直，则需要进行调整
或修复。 6. 调整导轨安装方式：导轨的安装方式也会影响导轨间隙的调整。如果导轨安装不稳定或不平衡，会导致间隙不均匀。正确地安装导轨，确保导轨处于水平和垂直位置，可以减小间隙。 7. 使用导轨润滑剂：适当使用导轨润滑剂可以改善滑动部件的运行效果，并减小导轨间隙。润滑剂可以减少摩擦和磨损，并增加导轨与滑块之间的接触面积，从而改善导轨间隙。 8. 定期检查和维护：定期检查导轨间隙，确保其处于适当的范围内。如果发现间隙过大或不均匀，及时进行调整和维护。同时，定期清洁和润滑导轨，可以延长导轨的使用寿命，并减小导轨间隙。 总之，导轨间隙的调整方法包括清洁导轨、调整滚动车压力、调整滑块的拖动方式、使用间隙补偿装置、检查导轨直线度、调整导轨安装方式、使用导轨润滑剂以及定期检查和维护等。通过正确的调整导轨间隙，可以提高机械设备的精度和稳定性，从而提高工作效率和产品质量。
阿贝误差详解
阿贝误差分析 摘要：本文详细分析了阿贝误差的产生原因及对测量结果的影响。通过理论分析和试验结果，确定了消除阿贝误差影响的方法。 1 问题的提出 笔者在校准一台大量程一维影像测量设备时，首先利用激光干涉仪对被校准设备示值误差进行修正，之后利用激光干涉仪测量示值误差（与修正点不重合），测量结果满足该设备最大允许误差要求。但是利用该设备测量实物时，却发现测量误差很大，远超出了利用激光干涉仪校准时所得到的示值误差范围。经过分析，认为原因应该出在阿贝误差方面。 阿贝原则是指在设计计量仪器或测量工件时,应该将被测长度与仪器的基准长度安置在同一条直线上。测量过程中不能满足阿贝原则时会产生额外测量误差，也就是常说的阿贝误差。下面内容详细分析阿贝误差产生的原因及影响阿贝误差大小的因素。 2 阿贝误差产生的原因 z打:n测量截面 测量轴线 X 图1一般测量设备各轴线位置关系示意图
上图是一般一维测量设备的基准轴线，仪器导轨轴线及测量轴线的相互关系示意图，我们把三条轴线置于直角坐标系内，并把测量方向指定为Y方向，在该示意图中三条轴线都不在一条直线上。首先我们把与仪器导轨垂直的平面定义为测量截面。在测量范围内某一位置，测量截面与基准轴线交点为A,与导轨轴线交点为0,与测量轴线交点为B。 A、O、B的相互关系如下图，该图实际反映了三条轴线的相互位置关系。 图2测量截面内各轴线位置关系 在测量截面内，交点A、0、Z坐标反映了他们之间的位置关系。 如果在整个测量范围内，仪器导轨没有任何制造误差，是一条理想直线，那么在测量平面沿导轨轴线移动过程中，其上面任何一点轨迹都是直线，当然A、B点的移动是同步的，也就不存在所谓的阿贝误差。但实际上，任何仪器导轨都存在制造、装配误差，测量截面沿导轨移动时，截面上任意一点都不可能是同步的。在测量过程中，我们以基准轴线上的值作为被测量对象的值，实际上在测量截面内基准轴线上的点与测量轴线上的点是不同步的，这样就会产生测量误差，这也就是阿贝误差的本质来源。 我们知道，在测量截面沿导轨移动过程中其机械误差包括下述5项： 1）导轨直线度误差：该误差可分解为沿X轴分量5和沿X轴分量5。 Xz
五大测量原则
阿贝原则 阿贝原则又称布线原则、串联原则，是长度计量中一个基本的重要的原 则。 定义：“如果要使测量仪器得出正确的测量结果，则必须将仪器的标尺 安装在被测件测量中心线的延长线上。”凡违反阿贝原则所产生的误差叫阿 贝误差。 符合阿贝原则的测量示意如图 2-3，不符合阿贝原则的测量示意如图 2-4。由图(2-3) 知, ∴ 由图 (2-4) 知, 由于较小,故≈ ∴ (一次误差 ,不可忽略 ) 符合阿贝原则所产生的误差是二次误差，当 a 很小时，此误差可忽略不计。不符合阿贝原则所产生的误差是一次误差，标准尺与被测件距离s 越大，误差越大，，它是不可忽视的一种误差。 按阿贝原则设计的最典型的仪器是阿贝比长仪、立式光学计、测长仪等。这样，由于导轨的不直度误差所造成的倾斜角 a 的影响只能产生二次误差，因此 对仪器导轨直线度的要求可以降低，这就降低了仪器制造成本。但缺点 是串联布置，加大仪器长度尺寸，温度对变形影响也大。因此，在某些情况 下不得不违反阿贝原则，采用并联布置的方式。如：游标卡尺测工件、万能 工具显微镜纵向测量等。为减少所产生的测量误差 (一次误差 )，一方面要提高导 轨的加工精度，另一方面在测量时尽量缩短标准尺与被测件的距离； 阿贝原理图
最小变形原则 为了使测量结果准确可靠，在测量中应该尽力做到使测量链中硬件部分各个 环节所引起的变形维最小，这就是测量的最小变形原则。 测量中考虑最小变形原则着重在以下几个方面： 1测量力引起的接触变形 2自重变形 3热变形 最短測量鏈原則 在精密測量中，被測量的微小變化量只能通過放大機構來體現。如百分表的測量，被測量的變量首先由測杆感受並傳遞，通過齒條傳遞到軸 齒輪，再通過一對齒輪放大，傳遞到表針上，通過表針與表盤刻度的角 位移來指示被測當量。從測杆接觸工件到表盤讀數就組成了百分表測量 時的測量鏈。測量鏈中每個構成元件，在制造和裝配中都存在誤差，構 成元件越多，也即測量鏈越長，影響誤差的因素也就越多，誤差合成就 越大。因此測量鏈越短，誤差也就越小，這就是最短測量鏈原則。信 息条形码 :433482589688241 封闭原则 封闭原则：由圆分度的封闭特性可得测量的封闭原则：在测量中如能满足封 闭条件，则其间隔误差的总和为零。 封闭原则是指，封闭性连锁测量应遵循闭合原则，即最后累积误差为0。 若以Δ1、Δ2、⋯Δn、表示测量所得误差值，由于封闭角度时起始点与 末点重合，内角之和为定值(n－2) ×180° 故最后累积误差x ＝Σi=。0
浅谈双频激光干涉测量系统中的常见误差
浅谈双频激光干涉测量系统中的常见误差 激光干涉测量以其测量范围大，高分辨率以及高精度测量等特点普及到很多高精度测量的行业中。随着测量精度和分辨率的提高，测量过程中的任何误差都将对最终的测量结果造成一定程度上的影响。通过介绍了激光干涉测量中一些常见的误差，并通过对这些误差的分析，来降低或修正误差，使我们的测量结果能更精确可靠。 标签：高精密测量；激光干涉测量；阿贝误差；余弦误差 0 引言 干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术，而激光的原理在1916年被爱因斯坦发现后，于1960年被首次成功制造，成为20世纪以来人类最重大的发明之一。随着实验条件的提升，电子与计算机技术日新月异的发展，使得干涉测量技术得到迅猛发展。在现代超精密加工过程中，普遍采用纳米级分辨率的双频激光干涉仪进行高精度位移测量。但越高精密的测量，需要我们考虑的误差因素也就更多。 1 激光干涉仪原理 激光干涉仪产生的干涉条纹变化频率与测量反射镜的运动速度有关，整个过程由光强转化出的直流电信号的频率变化也是从零开始变化，这个直流电信号只能用直流放大器来放大处理。直流测量系统就会有直流光平和电平零飘的弊端，受到外界环境所约束，若激光束强度发生变化时，干涉条纹的条纹的平均光强的变化也会很大，从而导致测量的偏差，而这种无规则的变化又难以通过自动调整来补偿。因此单频的激光干涉仪抗的缺点就是其抗干扰能力差，只能在恒温防震的条件下使用。为了克服这一缺点，可以在干涉仪信号中引入一定频率的载波，使被测信号通过载波来传递，就能够采用交流放大，避免外界干扰造成的直流电平漂移。利用这种技术设计的干涉仪称为外差式激光干涉仪。现在普遍采用的双频激光干涉仪就是在单频激光干涉仪基础上发展的一种外差式激光干涉仪。 2 激光干涉测量系统的误差分析 一般来说影响测量结果的误差主要有以下几点：激光干涉仪自身固有的系统误差；安装过程和测量过程中产生的阿贝误差和余弦误差；测量环境的变化而导致的环境误差。 2.1 激光干涉仪本身固有的系统误差 双频激光干涉仪有着测量范围大，容易实现高精度测量的特点，并且相较于单频激光干涉仪，系统分辨率的到显著提高，从而跻身为目前精密测量领域应用广泛的干涉仪。但由于外差式干涉属于偏振光干涉，导致了其本身具有的非线性