用水平仪测量导轨直线度的方法
合像水平仪对导轨直线度误差的测量
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用水平仪测量导轨直线度的方法
用水平仪测量导轨直线度的方法Hessen was revised in January 2021用水平仪测量导轨直线度的方法在机械维修专业中常用到水平仪，它是机床修理、调整、安装最常用的测量仪器之一，主要用于检测机床导轨直线度、工作台平面度等。
下面我们来了解水平仪是怎样测量导轨直线度的。
机床工作台的直线移动精度，在很大程度上取决于床身导轨的直线度。
但机床导轨一般比较长，往往难以用平尺、检验棒等作为基准测量导轨的直线度，这时可以用水平仪进行测量。
其工作原理是：假设在被测导轨上有一条理想水平直线作为测量基准，再把被测导轨分成若干段，然后用水平仪分别测出各段相对于理想水平直线所倾斜的角度值，通过绘制坐标图来确定导轨与水平直线的最大误差格数，最后运用公式(△H=n I L)计算出导轨与水平直线的误差值。
具体步骤如下：1、将水平仪放在导轨中间，调平导轨，防止导轨倾斜，无法准确读出水平仪读数。
2、水平仪放在一定长度L）的平行桥板上，不能直接放置在被测表面上。
3、将导轨分段，每段长度与桥板相适应，依次首尾相接，逐段测量并记录下每段读数及倾斜方向。
4、根据各段读数画出导轨直线度曲线图：以导轨的长度为横坐标，水平仪读数为纵坐标。
根据读数依次画出各折线段，每一段的起点要与前一段的终点重合。
例如C6132车床的导轨长1600mm．用精度为l000mm的框式水平仪测量导轨在垂直平面内直线度误差。
水平仪桥板长度为200mm，分8段测量。
每段读数依次为：+l、+1、+2、0、-1、-l、0、，如图1所示。
按一定比例画出纵横坐标，作出导轨直线度曲线。
如图2所示。
5、用两端点连线法或最小区域法确定最大误差读数和误差曲线形状。
两端点连线法：若导轨直线度误差曲线呈单凸或单凹时，作首尾两端点连线I-I，并过曲线最高点或最低点）作Ⅱ-Ⅱ直线与I—I平行。
两包容线间取大坐标值即为最人误差值。
如图2所示，最大误差在导轨长为600mm处。
曲线右端点坐标值为格，按相似三角形解法，导轨600mm处最大误差值为=格。
导轨直线度的检验
导轨在水平面内直线度的检验
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自准直原理: 光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再通过物后 在焦平面上形成分划板标线像与标线重合。当反射镜倾斜一个微小角度α角时，反射回来的光束就倾斜2α角。 准直仪的光学系统: 由光源发出的光经分划板、半透反射镜和物镜后射到反射镜上。如反射镜倾斜,则反射回来的十字标线像偏离 分划板上的零位。
导轨在垂直平面内直线度的检验
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• •
若按两端连线评定时，则I点凸起9.2格，D点凹下6.8格，所以直线度误差为 △＝0.005/1000×250×11 mm-0.014 mm
导轨在水平面内直线度的检验
导轨在水平面内直线度的检验
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导轨在水平面内直线度的检验方法有检验棒或平尺测量法、自准直仪测量法、钢丝测 量法等。 一、检验棒或平尺测量法 以检验棒或平尺为测量基准，用百分表进行测量。在被测导轨的侧面架起检验棒或平尺，百分表固定在 仪表座上，百分表的测头顶在检验棒的侧母线（或平尺工作面）上。首先将检验棒或平尺调整到和被测 导轨平行，即百分表读数在检验棒（或平尺）两端点一至然后移动仪表座进行测量，百分表读数的最大 代数按最小条件评定，则应在导轨全长 上等距测量若干点，然后作基准转换（数据处理），如图1-22所示。
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导轨直线度的检验
目录
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导轨直线度的概念
导轨在垂直平面内直线度的检验
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导轨在水平面内直线度的检验
导轨直线的概念
• 导轨直线度
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导轨直线度是指组成V形（或矩形）导轨的平面与垂直平面（或水平面）交线的直线度，且常以交线在垂直 平面和水平面内的直线度体现出来。
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200×200mm，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α的大小可以从下式中求出:由tgα= = =0.00002 则α=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:tgα= =0.00002 H1=tgα×L1=0.00002×200=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、精磨还是手工刮研，多数导轨都是呈单纯凸或单纯凹的状态，机床导轨的直线度产生性也是少见的(加工前的导轨会有性的现象)。
测量导轨时，水平仪的气泡一般按照一个方向运动，机床导轨的凸凹是由水平仪的移动方向和该气泡的运动方向来确定。
测量数控车床的床身导轨的直线度
图6-3a
图6-3b
图6-3c
图6-3 水平仪直接读数法
测量数控车床的床身导轨的直线度 任务准备 3.框式水平仪的使用方法
测量数控车床的床身导轨的直线度
【任务实施】
1.根据机床的实际情况选择合适水平仪及其它物品。 2.清洁导轨。 3.开始测量。 4.绘制误差曲线图。 5.计算误差。
测量数控车床的床身导轨的直线度
如本次任务是测量数控车床的床身导轨的直线度，在日常使用的过程中机床 会有一定的磨损，从而造成车床的导轨精度失准，因此本次任务为测量数控车床 的床身导轨的直线度，如图6-1所示。
图6-1 数控车床床身导轨
测量数控车床的床身导轨的直线度 任务准备 1.工具准备
水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量机件相互位置的水 平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度，也可测量零件的微小倾角。 常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪等。框式水 平仪如图2所示。
机电设备机械装配与调试
测量数控车床的床身导轨的直线度 【提纲挈领】
任务准备
测量数控车床的床身 导轨的直线度
任务实施
任务评价
1.水平仪的使用方法 2.水平仪的读书方法 3.框式水平仪的使用方法
1.准备工量具 2.记录水平仪测量读数 3.绘制误差曲线图 4.判断是否符合精度要求
见表
测量数控车床的床身导轨的直线度 【任务描述】
【任务评价】
班级 基本检查
工作态度
姓名
学号
任务名称：测量数控车床的床身导轨的直线度
评价内容
评价标准 配分 自评
师评
总分
工量具摆放整齐有序 现场评价 1
机械制造与自动化专业《导轨平直度》
导轨平直度的检测
一、检测要求
对导轨进行平直度的检测。
图1
二、量具的简介
水平仪有框架水平仪和条式水平仪两种型式，主要用于检验各种机床及其他设备的平直度。
框式水平仪的两个V型测量面是测量的基准，在测量中不能与工作的粗糙度接触或摩擦。
按放时必须小心轻放，防止因测量面划伤而损坏水平仪和造成不应有的测量误差。
水平仪可检验安装的水平位置和垂直位置的正确性，并可检验微笑倾角，其测量精度有：300,2021。
图2
三、测量步骤
1、翻开盒子，取出框式水平仪。
此框式水平仪标称分度值为m。
图3
2、清理水平仪水平检测面。
图4
3、清理导轨外表。
图5
4、水平仪校准确定相对零点。
将水平仪垂直的贴在参考平面上。
待气泡稳定读数取右端偏移格数a1=5。
图6
垂直拿起并旋转180度，放在原位。
待气泡稳定读取右端偏移格数a2=4。
图7
那么a=a1a2/2=即为相对零点。
5、开始测量。
将水平仪垂直放在导轨上。
图8测得7组数据：
A1=2, m〔水平仪的宽度〕
A2=,m〔水平仪的宽度〕
A3=,m〔水平仪的宽度〕
A4=4,m〔水平仪的宽度〕
A5=3,m〔水平仪的宽度〕
A6=2,m〔水平仪的宽度〕
A7=,a=0，最小值为a-m，m。
6、清理水平仪水平检测面。
图9
7、将水平仪放回盒子。
图10
四、评价。
用合像水平仪测量导轨直线度误差及数据处理
∆ai = ai − a 。将相对差 ∆ai 作为简化读数，计算累积值 ∑ ∆ai 。本例取 a ＝25.0 格（注：
j =1
i
a 值可取任意数） 。
如：测点 i=5， 该测点的读数平均值 a 5 = 25.7 ，相对差 ∆a5 = a5 − a = 25.7 − 25.0 = +0.7 ；累积值 为
3．数据处理
将测量读数值依次填入实验记录中，并进行数据处理。为了作图和计算方便，最好用简 化读数，即将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差（见例题） 。按上述方法测量若 干次，取其中最大的直线度误差作为被测件的评定值。
4．示例
用合像水平仪测量一窄长平面导轨的直线度误差，仪器的分度值为 0.01mm／m，选用 的桥板跨距 L=200mm（用合像水平仪底座为跨距） 。 解：将导轨分为 n=10 测量段，顺测（从首点至终点） 、回测（由终点至首点）各一次， 测得的数据列入表 1。 为 了 便 于 数 据 处 理 ， 将 各 测 点 的 读 数 平 均 值 ai 同 减 一 个 数 a 来 得 出 相 对 差
' ' '
从图 4 量得这两条平行理想直线间沿纵坐标方向的距离 f i = 4.3 （格） ，因此，该被测
'
导轨的直线度误差为： f − = f × f i = (0.002 × 4.3) mm = 0.0086mm
'
思
考
题
1. 目前部分工厂用作图法求解直线度误差时，仍沿用以往的两端点连线法，即把误差 折线的首点（零点）和终点连成一直线作为评定标准，然后再作平行于评定标准的两条包容 直线，从平行于纵坐标来计量两条包容直线之间的距离作为直线度误差值。 1）以例题作图为例， 试比较按首尾两端点连线和按最小条件评定的误差值， 何者合理？ 为什么？ 2）假若误差折线只偏向两端点连线的一侧（单凸、单凹） ，上述两种评定误差值的方法 的情况如何？ 2. 用作图法求解直线度误差值时，如前所述，总是按平行于纵坐标计量，而不是垂直 于两条平行包容直线之间距离，原因何在？
导轨直线度的检测方法
导轨直线度的检测方法机床导轨一般时由两条以上的单根导轨组合而成。
按外型可分为矩形导轨和V 型导轨。
按工作方式可分为直线运动导轨和旋转运动导轨。
导轨的直线度可分解为互相垂直的两个平面的直线度，即垂直面内的直线度(见图3-3-1)和水平面内的直线度(见图3-3-2)。
图3-3-1 垂直平面内的直线度检测图3-3-2 水平面内的直线度检测由图3-3-1和图3-3-2所示，导轨的直线度就时指:组成V形(或矩形)导轨的平面与通过该平面的垂直平面(或水平面)的交线的直线度。
常用的检测工具有:水平仪、平尺以及光学仪器入自准仪、钢丝和显微镜等。
当被测件长度不大于1600mm时，选用水平仪、平尺或光学仪器，当被测件长度大于1600mm时，测只可用水平仪和光学仪器检测。
评定机床导轨的直线度误差的方法有最小包容区域法和两点连线法两种。
1(间隙法间隙法是指用量块(或)塞尺测量被测平面导轨和测量基准线(常用平尺类量具体现)间的间隙，直接评定直线度法差值的方法。
如图3-3-3所示，将一标准平尺置于被测平面导轨上，在距离平尺两端各约2/9L(L为平尺长度)处垫上等量块。
然后用片状塞规或塞尺测检平尺工作面和被测导轨面间的间隙。
若将实测间隙减去所用的等高量块的高度值后，小于机床规定的直线度允差:则说明该机床的导轨直线度误差符合精度要求。
图3-3-3 1——等高块 2——量块例:某机床导轨的直线度的允差为0.012mm/m。
等高量块高度为h。
若选用h0mm 厚的片状塞规或塞尺，在导+0.012轨上相距为1m的任何地方均不能塞入，则该导轨的直线度符合精度要求。
2(指示器法此法常用于检测中、小型导轨在垂直平面和水平面内的直线度。
为了降低测量时读数的不确定度，在被测导轨上移动的桥板跨距d取为d?(0.1~0.25)L。
而且，d值应小于或等于500mm，L为导轨长度。
图3-3-4所示为垂直平面内直线度的检测。
首先，将平尺工作面放成水平状，并尽可能靠近被测导轨，距离愈近愈好。
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用水平仪测量导轨直线度的方法
在机械维修专业中常用到水平仪，它是机床修理、调整、安装最常用的测量仪器之一，主要用于检测机床导轨直线度、工作台平面度等。
下面我们来了解水平仪是怎样测量导轨直线度的。
机床工作台的直线移动精度，在很大程度上取决于床身导轨的直线度。
但机床导轨一般比较长，往往难以用平尺、检验棒等作为基准测量导轨的直线度，这时可以用水平仪进行测量。
其工作原理是：假设在被测导轨上有一条理想水平直线作为测量基准，再把被测导轨分成若干段，然后用水平仪分别测出各段相对于理想水平直线所倾斜的角度值，通过绘制坐标图来确定导轨与水平直线的最大误差格数，最后运用公式(△H=n I L)计算出导轨与水平直线的误差值。
具体步骤如下：
1、将水平仪放在导轨中间，调平导轨，防止导轨倾斜，无法准确读出水平仪读数。
2、水平仪放在一定长度L）的平行桥板上，不能直接放置在被测表面上。
3、将导轨分段，每段长度与桥板相适应，依次首尾相接，逐段测量并记录下每段读数及倾斜方向。
4、根据各段读数画出导轨直线度曲线图：以导轨的长度为横坐标，水平仪读数为纵坐标。
根据读数依次画出各折线
段，每一段的起点要与前一段的终点重合。
例如C6132
车床的导轨长
1600mm．用精
度为l000mm
的框式水平仪
测量导轨在垂直平面内直线度误差。
水平仪桥板长度为200mm，分8段测量。
每段读数依次为：+l、+1、+2、0、-1、-l、0、，如图1所示。
按一定比例画出纵横坐标，作出导轨直线度曲线。
如图2所示。
5、用两端点连线法或最小区域法确定最大误差读数和误差曲线形状。
两端点连线法：若导轨直线度误差曲线呈单凸或单凹时，作首尾两端点连线I-I，并过曲线最高点或最低点）作Ⅱ-Ⅱ直线与I—I平行。
两包容线间取大坐标值即为最人误差值。
如图2所示，最大误差在导轨长为600mm处。
曲线右端点坐标值为格，按相似三角形解法，导轨600mm处最大误差值为=格。
最小区域
法：如果直线
度误差曲线
有凸有凹呈波折状态，如图3所示，此时应过曲线上两个最低点或两个最高点），作一条包容线I-I，过曲线上的最高点（或最低点）作平行于I-I线的另一包容线Ⅱ-Ⅱ，将误差曲线全部包容在两平行线之问。
两平行线之间沿Y轴方向的最人坐标值n即为最大误差。
6、按误差格数换算导轨直线度线性值一般按下式换算：
△H=n I L
△H为导轨直线度误差mm；n为曲线图中最大误差格数；I为水甲仪的读数精度；L为每段测量长度mm。
在上例中：△H=n I L= 所以该车床导轨直线度误差为。
在用水平仪测量导轨直线度时应注意
几点：（1）将导轨分成若干段，每段应与桥板长度相适应，测量时应首尾相接，否则就不能止确测量出误差。
另外，如导轨较长，应选择较长的桥板；若分段过多，将会引起计量累积误差。
（2）测量前应将导轨调平，如果导轨误差严重，用框式水平仪无法测量时，可考虑用合像水平仪或光学平直仪测量。