精密超精密加工作业--平面度测量
平面度公差表
平面度公差表
摘要：
1.平面度公差表的定义和作用
2.平面度公差表的分类
3.我国常用的平面度公差表标准
4.平面度公差表的应用领域
5.如何选择合适的平面度公差表
正文：
平面度公差表是一种用于描述零件加工过程中平面度误差的表格，它对于保证零件加工质量、指导加工工艺的制定具有重要作用。
平面度公差表根据不同的标准和要求，可以分为多种类型。
我国常用的平面度公差表标准主要有GB/T 1804-2000《平面度公差》和GB/T 1184-1996《形状和位置公差平面度公差》等。
平面度公差表主要分为以下几类：
1.根据公差等级分类：如IT、ISO、JIS 等系列，其中IT 系列包括
IT01、IT0、IT1、IT2、IT3、IT4、IT5、IT6、IT7、IT8、IT9 共10 个等级，等级越高，公差允许值越小，精度越高。
2.根据测量方法分类：如框式测量、圆柱测量、平板测量等。
3.根据使用场合分类：如普通级、精密级、超精密级等。
平面度公差表广泛应用于机械加工、模具制造、仪器仪表、航空航天、汽车制造等行业。
在选择平面度公差表时，需要考虑以下几个方面：
1.确定所需满足的使用要求，如普通使用、精密使用或超精密使用。
2.参照相关标准，选择合适的公差等级。
3.根据测量方法和测量工具的准确度，选择合适的平面度公差表。
4.考虑平面度公差表的尺寸范围，确保能够满足实际测量需求。
总之，平面度公差表在零件加工质量控制中具有重要作用，选择合适的平面度公差表是保证加工质量的关键。
大型两分离导轨平面度测量_廖宜水
a0
a1
b0
b1
…… an …… bn
……
两 导 轨 的 间 距 （L）
d0
d1
e0
e1
…… dn …… en
……
图1 栅格法布点测量平面度
（5）标 准 不 确 定 度 分 量 的 说 明 及 计 算
①水 准 仪 补 偿 误 差 引 入 的 标 准 不 确 定 度 分 量 u1 水 准 仪 补 偿 误 差 为 0.5″，若 自 动 安 平 水 准 仪 距 测 量 点
为6m，则 补 偿 误 差 引 起 的 高 度 测 量 误 差 为
6000×2.424×10-6=0.015mm
（5）
式 中 ：Qi— —— 序 号 为 i的 列 （ 斜 线 ） 上 各 点 的 旋 转 量 ；
QD— ——高（低 ）点 处 的 旋 转 量 ；D— ——高 （低 ）点 所 在 列 （斜
线）至旋转轴的间隔数 ；i— ——各列（斜 线）的 序 号 （以 旋 转
轴为0）。
（2）旋 转 轴 在 测 量 点 行 方 向 时 ， 若 高 点 和 低 点 与 旋 转
假 定 为 均 匀 分 布 ，b=0.6，则 该 不 确 定 度 分 量 为
u1=0.015×0.6=0.009mm ②水 准 仪 测 微 器 行 差 引 入 的 标 准 不 确 定 度 分 量 u2 水 准 仪 行 差 5mm范 围 内 不 大 于 0.1mm， 由 于 使 用 高 度
游 标 卡 尺 测 量 ，读 数 时 只 使 用 1mm 范 围 ， 故 测 微 器 行 差 为
检查平面度的方法通常采用
检查平面度的方法通常采用
以下是常见的检查平面度的方法：
1. 使用平板：将被检测的物体放在平板上，然后使用指标卡或者游标卡在不同的位置进行测量。
根据测量结果判断平面度是否达到要求。
2. 使用平行仪：平行仪是一种常用的检查平面度的工具，可以通过调节平行仪的脚来判断被检测物体的平面度。
如果平行仪的两个脚均可以与被检测物体接触到，且没有空隙，则说明平面度良好。
3. 使用影像测量方法：现代科技的发展使得影像测量方法成为一种有效的检测平面度的方法。
可以使用光学三角法、投影测量、激光干涉仪等影像测量设备来测量被检测物体的平面度。
4. 使用测量仪器：可以使用测量仪器如二维测量仪、三维测量仪等来测量被检测物体的平面度。
这些测量仪器能够提供更加精确的测量结果，并且可以自动记录和分析测量数据。
需要根据具体的要求和被检测物体的尺寸、材质选择合适的平面度检测方法。
高精密平面度检测测量设备的制作流程
本技术公开了一种高精密平面度检测测量装置，包括检测仪表、第一支撑、第二支撑、第三支撑和面板，面板上均匀设置有检测仪表，面板上靠近圆弧状一端设置有第一支撑和第二支撑，面板远离圆弧端中部设置有第三支撑，检测仪表包括仪表盘、仪表杆、测量脚，仪表盘在面板上表面，仪表盘与仪表杆连接，仪表杆下端设置有测量脚，检测仪表之间通过传感器连接线连接，传感器连接线与面板圆弧端设置的传感器接口连接，传感器接口通过传感器连接线与电脑连接，第一支撑、第二支撑和第三支撑分别包括调节螺母、支撑杆和耐磨球；本技术的一种高精密平面度检测测量装置，检测测量精度高、效率高，工作人员劳动强度低，可以实现快速准确的记录试验数据。
技术要求1.一种高精密平面度检测测量装置，包括检测仪表、第一支撑、第二支撑、第三支撑和面板，所述面板上均匀设置有检测仪表，所述面板一端成圆弧状，面板上靠近圆弧状一端设置有第一支撑和第二支撑，面板远离圆弧端中部位置设置有第三支撑，其特征在于，所述检测仪表包括仪表盘、仪表杆、测量脚，所述仪表盘在面板上表面，仪表盘与仪表杆连接，所述仪表杆下端设置有测量脚，所述检测仪表相互之间通过传感器连接线连接，所述传感器连接线与面板圆弧端设置的传感器接口连接，所述传感器接口通过传感器连接线与电脑连接，所述第一支撑、第二支撑和第三支撑分别包括调节螺母、支撑杆和耐磨球，所述支撑杆穿过面板上设置的支撑杆孔，支撑杆上设置有外螺纹，所述支撑杆下端部设置有耐磨球，所述面板两侧面分别设置有手柄。
2.根据权利要求1所述的一种高精密平面度检测测量装置，其特征在于，所述检测仪表相互之间的距离5—10cm，面板边缘处的检测仪表距离面板边缘 2—4cm。
3.根据权利要求1所述的一种高精密平面度检测测量装置，其特征在于，所述仪表杆穿过面板上均匀设置的仪表杆孔，所述仪表杆表面设置有外螺纹，仪表杆孔适应仪表杆外螺纹设置有仪表杆孔内螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种高精密平面度检测测量装置，其特征在于，所述第三支撑与面板远离圆弧状一端边缘位置之间还设置有一排检测仪表。
超精密加工的机床设备
超精密加工的机床设备摘要：超精密加工技术的发展直接影响整个国家的制造业发展，影响尖端技术和国防工业的发展。
机床是实现超精密加工的重要载体，机床的制造水平和研究水平便显得非常的重要。
本文在论述目前国内外超精密加工机床的现状的同时，介绍了国内外有代表性的几种超精密加工机床，并介绍分析了超精密机床的精密主轴部件、进给驱动系统、误差建模和补偿技术和数控技术。
关键词：超精密加工机床发展关键技术1.引言制造业是一个国家或地区国民经济的重要支柱，其竞争能力最终体现在新生产的工业产品市场占有率上，而制造技术则是发展制造业并提高其产品竞争力的关键。
精密和超精密加工技术是制造业的前沿和发展方向。
精密和超精密加工技术的发展直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。
随着航空航天、高精密仪器仪表、惯导平台、光学和激光等技术的迅猛发展和多领域的广泛应用，对各种高精度复杂零件、光学零件、高精度平面、曲面和复杂形状的加工需求日益迫切。
目前，国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备，发展了新的精密加工和精密测量技术。
最近几年，我国的机床制造业虽然发展很快，年产量和出口量都明显增加，成为世界机床最大消费国和第一大进口国，在精密机床设备制造方面取得不小进展，但仍和国外有较大差距。
我国还没有根本扭转大量进口昂贵的数控和精密机床、出口廉价中低档次机床的基本状况。
由于国外对我们封锁禁运一些重要的高精度机床设备和仪器，而这些精密设备仪器正是国防和尖端技术发展所迫切需要的，我们必须投入必要的人力物力，自主发展精密和超精密加工机床，使我国的国防和科技发展不会受制于人。
2.超精密机床的发展现状2.1国外超精密机床发展现状目前在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本, 这3个国家的超精密加工装备不仅总体成套水平高, 而且商品化的程度也非常高。
平面度常识及测量方法
平面度误差测量数据处理。
在大中专学校机械类各专业中，《互换性与测量技术基础》是一门重要的技术基础课，该课程内容十分丰富，而教学课时相对较少，许多重点和难点内容难以作详细讲解。
其中形位公差与技术测量的内容学生理解掌握更为困难，在四项形位公差中，直线度与平面度误差的测量是一般机械制造行业主要的检测项目，故要求学生重点学习和掌握。
直线度误差的测量相对较为简单，而平面度误差的测量及数据处理比较复杂，且理解困难。
本文仅对平面度误差的测量和数据处理作较为详细的介绍，希冀初学者能尽快掌握这一重点和难点内容。
一、平面度误差的测量平面度误差是指被测实际表面对其理想平面的变动量。
平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。
平面度误差测量的常用方法有如下几种：1、平晶干涉法：用光学平晶的工作面体现理想平面，直接以干涉条纹的弯曲程度确定被测表面的平面度误差值。
主要用于测量小平面，如量规的工作面和千分尺测头测量面的平面度误差。
2、打表测量法：打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上，以标准平板作为测量基准面，用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。
打表测量法按评定基准面分为三点法和对角线法：三点法是用被测实际表面上相距最远的三点所决定的理想平面作为评定基准面，实测时先将被测实际表面上相距最远的三点调整到与标准平板等高；对角线法实测时先将实际表面上的四个角点按对角线调整到两两等高。
然后用测微计进行测量，测微计在整个实际表面上测得的最大变动量即为该实际表面的平面度误差。
3、液平面法：液平面法是用液平面作为测量基准面，液平面由“连通罐”内的液面构成，然后用传感器进行测量。
此法主要用于测量大平面的平面度误差。
4、光束平面法：光束平面法是采用准值望远镜和瞄准靶镜进行测量，选择实际表面上相距最远的三个点形成的光束平面作为平面度误差的测量基准面。
精密超精密加工作业--平面度测量(精)
光束平面法
基点的选取
基点的选取主要根据所能利用的工艺为依据，可按照以下几种方法选 取： (1)工艺只加垫片，则选最高三点为基准，其余数据全为负值，负多 少，则加多少垫片。 (2)工艺只能打磨，则选最低三点基准，其余数据为正值，正多少， 则打磨多少。 (3)工艺既可加垫片，又可打磨，则可优化自动选三点基准，使其加 工量最小。 (4)关键点在中央区，则可选取中央区为基准。 (5)关键点在边缘区，则可选边缘区为基准。 (6)数据结果有平面度有效值，偏差峰峰值，平均平面，标准等参数 供选取。
测量方法
连通器两边用软管连接，用传感器测量页面高度。测量 时首先将连通器两边放在被测平面同一位置上。调整传感器 零位。然后将一边固定，另一边逐点移动到选定的测量点进 行测量，记录各点相对零位的差值。
液平面法
特点及应用范围
可测不连续的平面 可测大平面 工作液有粘度，测量时间长 对温度变化敏感 适用于测量精度较低的大平面
光束平面法
特点
高精度，该系统可在R≤40m范围内，保证0.001mm的精度，传 统的方式一般在0.01-0.1mm精度。 测量范围大，因激光无挠影响，故可测量R≤40m的平面。 人为误差小，传统办法测量时，不同操作人员因钢丝松紧、 人工读数等人为因素，数据受人为因素影响较大。而激光测量法 由仪器自动读取数据，人为误差大大减小。
代入下式即可计算出平面度 δ =（b/a)＊(λ /2) 式中 δ 一平面度 a一干涉带宽度 b一干涉带弯曲度 λ 一光波波长
平晶干涉法
特点及应用范围
仪器简单 操作方便 测量面积小 测量精度高 主要用于测量小平面，如量 规的工作面和千分尺测头测 量面的平面度误差
打表测量法
测量原理及方法 打表测量法是将被测零件和测微计 放在标准平板上，以标准平板作为 测量基准面，用测微计沿实际表面 逐点或沿几条直线方向进行测量。 打表测量法按评定基准面分为三点 法和对角线法：三点法是用被测实 际表面上相距最远的三点所决定的 理想平面作为评定基准面，实测时 先将被测实际表面上相距最远的三 点调整到与标准平板等高；对角线 法实测时先将实际表面上的四个角 点按对角线调整到两两等高。然后 用测微计进行测量，测微计在整个 实际表面上测得的最大变动量即为 该实际表面的平面度误差。
精密加工中的测量技术
r()Ci sini(i) i2
31
圆度误差的图形表示
采用极坐标记录的圆度仪测的圆度误差曲线。
32
圆度误差的评定
33
二、圆度仪及其测量精度分析 圆度仪的工作原理及类型
2种方式。转轴式适用于测量大型工件，转 轴式测量时，工件不动，传感器测头绕主轴 轴线作旋转运动，测头在空间的运动轨迹形 成一理想圆。工件实际轮廓与此理想圆连续 进行比较，其半径变化由传感器测出，经电 路处理后，由记录器描绘出被测实际轮廓的 图形，或由计算机算出测量结果。转台式与 之相反，工件回转，而测头架不动。不易测 圆柱度、同轴度、平面度和垂直度。 TALYROND3 、 TALYROND73 、 HYQ-
13
3）光轴法
测微准直望远镜或自准直仪发出的光线为理想直线，测出被测直线相 对于该理想直线的偏差值，经数据处理求出被测线的直线度误差。
测量步骤： 1）将被测线两端点连线调整到与光轴测量
基线大致平行； 2）若被测线为平面线，则xi代表被测线长
度方向的坐标值， yi为被测线相对于测量基 线的偏差值。
若被测线移动瞄准靶2，同时记录各点示值 （yi）。再经数据处理求出直线度误差值。
2π为周期，因此可以用傅氏级数表示：
()r0Cisini(i) i1
由上式还可看出：圆形零件横截面的实际轮廓是由一半径为r0的圆 和若干个不同次数谐波波形所迭加而成。其中常数项r0为平均圆半径， 一次谐波表示偏心的影响，而反映表面粗糙度和表面波度的高次谐波 也不属于圆度误差，所以圆度误差可用下式表示：
19
90度角尺第一位置测得导轨的不垂直误差－1.25μm，90度角 尺翻转后的不垂直误差＋0.25 μm。不垂直误差为Δ＝0.5[-1.25（＋0.25）]＝-0.75 μm。
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平面度测量仪器
激光平面干涉仪
PG15-J型激光平面干涉仪是 一种使用方便的光学精密计 量仪器，主要用于精密测量 光学平面度。仪器配有激光 光源（波长为6328A）。对 于干涉条纹可目视、测量读 数、照相留存记录。
平面度测量仪器
水平仪
水平仪是一种测量小角度的常 用量具。在机械行业和仪表制 造中，用于测量相对于水平位 置的倾斜角、机床 类设备导轨 的平面度和直线度、设备安装 的水平位置和垂直位置等。按 水平仪的外形不同可分为：框 式水平仪和尺式水平仪两种； 按水准器的固定方式又可分为： 可调式水平仪和不可调式水平 仪。
打表测量法
特点及应用范围
测量仪器简单 精度低 直观、经济 主要用于中小型平面的低精度测量
液平面法
测量原理
液平面法测量平面度误差以 连通器的工作原理为基础。 由于重力影响，连通器两侧 液面等高，构成测量基准， 按照提前设定的布点测量出 各点相对测量基准的偏移量， 经数据处理后得到平面度误 差。
液平面法
光束平面法（激光） 光束平面法（激光）
测量原理及方法
采用激光的直线性（无挠度）的特性，将一旋转激光发射器放置在被 测平面任一角，调整后将其激光扫过一个90度范围的平面，另有一高 精度(0.001mm)接受器依次按工艺要求在被测平面的分布点上，读取 每一个位置相对于激光平面垂直于平面方向上的偏移量。在主机里将 这些数据记录后，按工艺要求选择三点作为基准，其他点的偏差量就 会计算出来。测量原理如图所示。
代入下式即可计算出平面度 δ=（b/a)＊(λ/2) 式中 δ一平面度 a一干涉带宽度 b一干涉带弯曲度 λ一光波波长
平晶干涉法
特点及应用范围
仪器简单 操作方便 测量面积小 测量精度高 主要用于测量小平面，如量 规的工作面和千分尺测头测 量面的平面度误差
打表测量法
测量原理及方法 打表测量法是将被测零件和测微计 放在标准平板上，以标准平板作为 测量基准面，用测微计沿实际表面 逐点或沿几条直线方向进行测量。 打表测量法按评定基准面分为三点 法和对角线法：三点法是用被测实 际表面上相距最远的三点所决定的 理想平面作为评定基准面，实测时 先将被测实际表面上相距最远的三 点调整到与标准平板等高；对角线 法实测时先将实际表面上的四个角 点按对角线调整到两两等高。然后 用测微计进行测量，测微计在整个 实际表面上测得的最大变动量即为 该实际表面的平面度误差。
光束平面法
特点
高精度，该系统可在R≤40m范围内，保证0.001mm的精度，传 统的方式一般在0.01-0.1mm精度。 测量范围大，因激光无挠影响，故可测量R≤40m的平面。 人为误差小，传统办法测量时，不同操作人员因钢丝松紧、 人工读数等人为因素，数据受人为因素影响较大。而激光测量法 由仪器自动读取数据，人为误差大大减小。
平面度测量仪器
自准直仪
右图为1X5/1X5c双向精密自 准直仪。本仪器可广泛应用于 各级计量单位，研究所和大学 实验室，及大厂计量室和车间 加工现场，对机床、仪器的精 密导轨和精密平板作运动直线 性和平直度测量，以及角度仪 器和器具的角值精度测定。 该仪器采用二维测量的结构原理，可方 便地对水平、垂直方向进行角值和线值 测量，是一种结构紧凑，携带轻巧、使 用方便、测量稳定可靠的计量仪器。 测量精度：角值±2” 线值±2um
平面度测量仪器
L-740激光平面度测量仪
该仪器可用作所有面的平整 度和平直度，直线度测量。 探测把分辨率为0.0005mm。 测量带范围25mm。 测量精度可达0.001mm。
平面度测量
机械工程学院 肖俊 21104153
平面度的概念
平面度是指基片具有的宏观 凹凸高度相对理想平面的偏 差。公差带是距离为公差值t 差。公差带是距离为公差值t 的两平行平面之间的区域。 平面度属于形位误差中的形 状误差。 平面度误差是将被测实际表 面与理想平面进行比较，两 者之间的线值距离即为平面 度误差值；或通过测量实际 表面上若干点的相对高度差， 再换算以线值表示的平面度 误差值。
平晶干涉法
测量方法
用天然油石打磨被测平面，除去 毛刺，以免划伤平晶，使平晶与 被测平面接触良好，用脱脂棉蘸 汽油清洗， 在平晶边缘的任意点上轻轻加压 使在平晶工作面与被检表面间产 生微小楔角。这样，在平晶上将 出现有规律的彩色千涉条纹。根 据条纹形状进行估读和计算，即 可得到被测面的平面度误差。
测量方法
连通器两边用软管连接，用传感器测量页面高度。测量 时首先将连通器两边放在被测平面同一位置上。调整传感器 零位。然后将一边固定，另一边逐点移动到选定的测量点进 行测量，记录各点相对零位的差值。
液平面法
特点及应用范围
可测不连续的平面 可测大平面 工作液有粘度，测量时间长 对温度变化敏感 适用于测量精度较低的大平面
光束平面法
基点的选取
基点的选取主要根据所能利用的工艺为依据，可按照以下几种方法选 取： (1)工艺只加垫片，则选最高三点为基准，其余数据全为负值，负多 少，则加多少垫片。 (2)工艺只能打磨，则选最低三点基准，其余数据为正值，正多少， 则打磨多少。 (3)工艺既可加垫片，又可打磨，则可优化自动选三点基准，使其加 工量最小。 (4)关键点在中央区，则可选取中央区为基准。 (5)关键点在边缘区，则可选边缘区为基准。 (6)数据结果有平面度有效值，偏差峰峰值，平均平面，标准等参数 供选取。
平晶干涉法
平面度误差计算
用平晶测量平面度时，一般 将出现三种形式条纹，如图所示。 第一种是平行直线条纹，说 明被测平面的平面度很好，干涉 条纹数量为零，可不进行计算。 第二种是弯曲条纹，它说明 被测平而稍凸或稍凹。 估读干涉条纹及计算平面度 的方法是：首先根据楔形角小， 条纹变密，楔形角大，条纹变疏 宽的规律，适当调整平晶压力点 的压力，至被测表面出现3-5条 干涉条纹，再选择弯曲度最大的 相邻两条千涉条纹之间的距离作 为干涉带宽度用a表示，取其中 一条干涉条纹的最大弯曲距离b 为弯曲量
平面度误差测量方法
1、平晶干涉法 2、打表测量法 3、液平面法 4、光束平面法
平晶干涉法
测量原理
平晶是具有两个（或一个）光学测量平面的正圆柱形或长方形的量 规。用平晶测量高精度金属平面的平面度是利用光波的干涉现象来进行 的。根据波的迭加原理,当两列波同时作用于某一点上时, 的。根据波的迭加原理,当两列波同时作用于某一点上时,则该点的振动 等于每列波单独作用时所引起的振动的代数和。若波峰与波峰及波谷与 波谷相遇则振幅加强而当波峰与波谷相遇时则振幅削弱。当两列光波的 频率相同振动方向相同相位相同或有固定的象差时则将产生干涉现象。 普通光源发出的光不能直接产生干涉作用。如果利用分光镜将点光源发 出的光束分为两条光束, 出的光束分为两条光束,当这两条光束经过不同的路程再相遇时就能产生 干涉现象。若光程差为半波长的奇数倍时将产生暗带，若光程差为波长 的整数倍时，产生亮带。