用合像水平仪测量直线度误差
合像水平仪对导轨直线度误差的测量
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《互换性与测量技术基础》用合像水平仪测量直线度误差实验
《互换性与测量技术基础》用合像水平仪测量直线度误差实验一、实验目的1.了解合像水平仪的原理、结构和使用方法；2.掌握用合像水平仪测量直线度误差的方法；3.掌握直线度误差的计算及评定方法。
二、实验内容1.用合像水平仪测量桌面上指定区域的直线度误差。
2.根据测量结果，进行数据处理，获得直线度误差值。
三、合像水平仪的结构和工作原理1．合像水平仪的结构和工作原理合像水平仪主要由测微螺杆、杠杆系统、水准器、光学合像棱镜和具有 V 型工作平面的底座等组成，如图 3-1 所示。
水准器安装在杠杆架的底板上，它的水平位置用微分盘旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。
水准器内的气泡圆弧，分别用三个不同方向位置的棱镜反射至观察窗，分成两个半像，利用光学原理把气泡像复合放大(放大5倍)，提高读数精度，并通过杠杆机构提高读数的灵敏度和增大测量范围。
当水平仪处于水平位置时，气泡A与B重合，见图如图3-1c。
当水平仪倾斜时，气泡A与B不重合，见图 3-1d。
测微螺杆的螺距 P=0.5mm，微分盘刻线分为 100 等分。
微分盘转过一格，测微螺杆上螺母轴向移动0.005mm。
2．合像水平仪使用方法将水平仪放在工件的被测表面上，眼睛看窗口1，手转动微分盘，直至两个半气泡重合时进行读数。
读数时，从窗口4读出毫米数，从微分盘上读出刻度数α。
被测量两个相邻点之间的高度差为：h=0.01Lα——其中0.01是合像水平仪的分度值（mm/m）——L是水平仪的底座长度（165mm）——α是角度读数（用格数来计算）如果平面度误差比较大，应该还要考虑窗口4的读数与计算的高度值之和。
1、4-窗口；2-微分盘旋钮；3-微分盘；4.侧面毫米级读数窗口 5-水平仪底座；6-玻璃管；7-放大镜； 8-合成棱镜；9、11-弹簧；10-杠杆架；12-指针；13-测微螺杆图 3-1 光学合像水平仪四、测量步骤1、将被测面及合像水平仪地面擦拭干净。
2、按需要将被测长度分成若干段，每段长度称为节距，并在被测对象上做好标记。
用合像水平仪测量直线度误差
用合像水平仪测量直线度误差The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020实验用合像水平仪测量直线度误差一、实训目的和要求1、了解合像水平仪的结构并熟悉使用它测量直线度的方法。
2、掌握给定平面内直线度误差值的评定方法。
3、掌握按照两端点连线和最小条件作图求解直线度误差的方法。
二、使用仪器和量具合像水平仪、被测工件三、测量仪器说明和测量原理合像水平仪是一种精密测量仪器，用自然水平面为测量基准。
合像水平仪的结构如图3－1所示，它的水准器8是一个密封的玻璃管，管内注入精馏乙醚，并留有一定量的空气，以形成气泡。
管的内壁在长度方向上具有一定的曲率半径。
气泡在管中停止时，气泡的位置必然垂直于重力方向。
也就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。
利用这个原理，将合像水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距的两点间的高度差，如图3－2所示。
1－底板； 2－杠杆； 3－支撑；4－壳体；5－支撑架；6－放大镜；7－棱镜； 8－水准器；9－微分筒；10－测微螺杆；11－放大镜；12－刻线尺图3－1 合像水平仪在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称地按照弧度值刻有若干条等距刻线。
合像水平仪的分度值I用[角]秒和mm/m表示。
合像水平仪的分度值为2″，该角度相当于在1m的长度上，对边高0.01mm的角度，这时分度值也用0.01mm/m或者1000表示。
Ⅰ－桥板；Ⅱ－水平仪；Ⅲ－实际被测直线；4－桥板跨距。
图3－2 用合像水平仪测量直线度误差的示意图参照图3－1和图3－3，测量时，合像水平仪水准器8中的气泡两端经棱镜7反射的两半像从放大镜6观察。
当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器8处于水平位置。
则气泡在水准器8的中央，位于棱镜7两边对称的位置上，因此从放大镜6看到的两半像相合，如图3－3（a）所示。
《互换性与技术测量》实验指导书(三个实验,前两个必做,最后一个演示和选做)
实验一直线度误差的测量一、实验目的掌握按“节距法”测量直线度误差的方法。
二、测量原理及数据处理对于很小表面的直线度误差的测量常按“节距法”，应是将被测平面分为若干段，用小角度度量仪（水平仪、自准直仪）测出各段对水平线的倾斜角度，然后通过计算或图解来求得轮廓线的直线度误差。
本实验用合像水平仪。
具体测量方法如下：将被测表面全长分为n段，每段长l=L/N应是桥板的跨距。
将桥板置于第一段，桥板的两支承点放在分段点处，并把水平仪放在桥板上，使两者相对固定（用橡皮泥粘住）记下读数a1（单位为格）。
然后将桥板沿放测表面移动，逐段测量下去，直至最后一段（第n段）。
如图1每次移l，并要使支承点首尾相接，记下每段读数（单位为格）a1、a2、……a n。
最后按下列步骤（见例）列表计算出各测量点对两端点连线的直线度偏差Δh i，并取最大负偏差的绝对值之和作为所求之直线度误差。
[例]设有一机床导轨，长2米（L=2000mm），采用桥板跨距l=250mm，用分度值c=0.02mm/m的水平仪，按节距法测得各点的读数a i（格）如表1。
表1也可用作图法求出直线度误差，如图2。
作图法是在坐标纸上，以导轨长度为微坐标，各点读数累积为纵坐标，将测量得到的各点读数累积后标在坐标上，并将这些坐标点连成折线，以两端点连线作为评定基准，取最大正偏差与最大负偏差的绝对值之和，再换算为线值（μ），即为所求之直线度误差。
测量导轨直线度误差时，数据处理的根据，可由下图看出：（图3）A i — 导轨实际轮廓上的被测量点（i =0、1、2、……、n ）； a i — 各段上水平仪的读数（格）； Y i — 前后两测量点（i -1，i ）的高度差；h i — 各测点（A i ）到水平线（通过首点A 0）的距离（μ），显然1'in i i h y ==∑'i h — 在测量点A i 处，导轨的倾斜量（μ）； Δh i — 测量点A i 对导轨首末两端点连线（A 0，A n ）的直线度误差（μ）（显然Δh 0=0，Δh n =0）；l — 桥板跨距，即各测量段长度l =L /n (mm)，L ——导轨全长（mm ），n ——测量段数； c —水平仪的分度值0.01mm/米·格。
实验三用合象水平仪测量直线度误差
实验三用合象水平仪测量直线度误差实验三用合象水平仪测量直线度误差自己收集整理的错误在所难免仅供参考交流如有错误请指正！谢谢实验三用合象水平仪测量直线度误差一、实验器具---光学合像水平仪该仪器主要应用于测量平面和无柱面对水平的倾斜度以及机床与光学机械仪器的导轨或机座等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度等主要技术指标：分度值：0.01mm/m最大测量范围：±5mm/m工作面长度：165毫米示值误差：±1毫米／米范围内：±0.01mm/m全部测量范围内：±0.02mm/m图3－1 合像水平仪结构图1、工作原理：合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡象符合放大来提高读数的瞄准精度利用杠杆、微动螺杆等传动机构进行读数2、仪器结构：合像水平仪结构如图2－10所示主要由微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V 形工作面的底等组成3、使用方法：将合像水平仪安置在被测零件的表面上由于被测表面的倾斜而引起两气泡象的不重合当转动度盘使两气泡像重合时即可通过读数机构读出被测件表面实际倾斜读数并按下式计算实际倾斜值：实际倾斜值＝刻度值×支点距离×刻度盘读数4、使用注意事项：①使用前工作面要清洗干净②湿度变化对仪器中的水准器位置影响很大固必须隔离热源③测量时旋转度盘要平稳必须等两气泡像完全符合后方可读数二、测量原理与器具简介为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪由于被测表面存在直线度误差测量器具置于不同的被测部位上时其倾斜角将发生变化若节距（相邻两点的距离）一经确定这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系通过逐个节距的测量得出每一变化的倾斜度经过作图或计算即可求出被测表面的直线度误差值合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点在直线度误差的检测工作中得到广泛采用合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大以提高读数时的对准精度利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本指导书第二篇合象水平仪置于被测工件表面上若被测两点相对自然水平线不等高时将引起两端的气泡像不重合转动度盘使气泡像重合此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：h=i?L?a三、测量步骤1、量出零件被测表面总长将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L并按L调整可调桥板两圆柱的中心距2、将合像水平仪放于桥板上然后将桥板从首点依次放在各等分点位置上进行测量到终点后自终点再进行一次回测回测时桥板不能调头同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据如某测点两次读数相差较大说明测量情况不正常应查明原因并加以消除后重测测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接）测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置3、从合象水平仪读数时先从合像水平仪的侧面视窗处读得百位数再从其上端读数鼓轮处读得十位和个位数4、把测得的值依次填入实验报告中并用计算法按最小条件进行数据处理求出被测表面的直线度误差四、数据处理1、为了作图的方便最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差2、根据各测点的相对差在坐标纸上描点作图时不要漏掉首点（零点）且后一点的坐标位置是在前一点座标位置的基础上累加用直线依次连接各点得出误差折线3、两条平行直线包容误差折线其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值△a(角度格值)4、差值△f（μm）按下式折算成线性值并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级△f =i?L?△a式中：I-合像水平仪的分度值L-桥板跨距△a一被测件的直线度误差值（格）例：用合象水平仪测量一长平面的直线度误差仪器的分度值为0.01mm选用的桥板节距L＝200mm测量直线度的记录数据见下表若被测面的直线度公差为5级试用作图法评定该的直线度误差是否合格解：数据处理的步骤如下：⑴先将各点的顺测值与回测值取平均⑵简化测量数据：a值可取任意数值但要有利于相对差数字的简化本例取a＝274格测量数据测点序号i12345仪器读数ai顺测-273278285283270回测-275280287285272平均-274279286284271相对差△ai+5+12+10-3坐标值yi+5+7+17+14⑶将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如图3－14）⑷求最小包容区：先过0点和第4点作一直线再过第3点作一平行线则两条平行线在纵坐标上的载距7格即为该被测件的直线度误差值（格值）⑸求直线度误差的线值：△f=0.01×200×7=14(μm)⑹按GB1184－1996直线度5级公差值为25μm其测量出的误差值小于公差值所以被测零件直线度误差合格图3-14 被测件直线度误差折线图五、填写测量报告单按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（6）中测量报告被测件名称送检数量送检单位测量数据测点序号i 12345仪器读数ai顺测回测平均相对差△ai坐标值yi误差曲线图测量结果△f =i·L·Δa=测量器具结论测量日期年月日测量者。
高级工知识要求试题
高级工知识要求试题一、是非题(是画√，非画×)1畸形工件划线时都应按原始基准进行。
( )2．畸形工件划线，因形状奇特，装夹必需借助于辅助的工夹具。
( ) 3．大型工件的划线，困其形大、体重，不易移动和翻转，故一般采用拉线、吊线或拼接平板等方法来进行。
( )4．大型工件划线也可用分段法进行，其精确度也很高。
( )5．有些畸形大型工件因考虑到加工划线的困难，故在毛坯上设计一些工艺孔或凸缘(工艺塔子)，这样可以方便加工和划线。
( )6．精密盘形端面沟槽凸轮的实际轮廓曲线．是以理论轮廓曲线为中心的。
( )7．有沟槽的凸轮，其沟槽宽度实际上是理论曲线与实际轮廓曲线之间的距离。
（）8．用合像水平仪能直接测量工件的直线度误差。
（）9．自准直仪中像的偏移量由反射镜转角所决定，与反射镜到物镜的距离无关。
( )10．光学平直仪不但能检验导轨在垂直平面内的直线度误差，而且还能检查导轨在水平平面内的直线度误差。
( )l1．光学直角头是用来提供一条测量用的光学基准线。
( )12．经纬仪在机械装配和修理中，主要用来测量精密机床的水平转台和万能转台的分度误差。
( )13．由于合像水平仪的结构可使水准器玻璃管的曲率半径减小，所以测量时气泡达到稳定的时间短。
( )14．测微准直望远镜中，通过调焦透镜的调整，可使物镜前的目标聚焦在十字线平板上形成正像。
( )15光线垂直入射到直角棱镜的斜面上，经两次直角面的反射改变其光轴方向180度。
( )16用水平仪测量平面度误差时，采用对角线法。
测量时其各个方面都必须采用长度相同的支承垫块。
( )17．导轨的直线度误差，在其误差曲线上可看其形式是凸、凹或波折。
( )18．光线基准法是采用测微准直望远镜与可调靶标或平行光管配套测量．特别适用于较长导轨的直线度误差测量。
( )19．使用合像水平仪时要注意与热源和电源离远一点，以免气泡受热而变形后产生误差。
( )20．装配工作对整个产品的质量起着决定性的作用。
用合像水平仪测量直线度误差
用合像水平仪测量直线度误差一、实验目的：1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法。
2、学会合像水平仪测量直线度误差。
二、实验内容：用合像水平仪测量直线度误差。
三、计量器具说明：合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。
仪器其本参数如下：分度值 0．01mm/m底面长度过 166 mm仪器外观见图2-1：四、合像水平仪的工作原理：合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示。
合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所示。
当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图2-4（a）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分简读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角α时（如图2-3（b））,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点O旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角α很小，若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B点相对于A点对水平位置的高度差为：a)用合像水平仪测量导轨直线度示例例如，要测量一个长度为1200mm导轨的直线度误差，可选择桥板两支点间的长度为200 mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍）。
如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置①，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水平位置的高度差；再将桥板移至位置②，可测出测点2对测点1相对于水平位置的高度差，如此重复6次，可获得6个测得值，将其记入表2-1中“顺测”栏。
判断题7002(210道)
1.利用轧件的弹性变形将轧件轧制成所需的品种、规格（×）2、齿轮是构成旋转机械的重要零件，制造时的误差会会加速齿轮的损坏，加工制造齿轮造成的异常有偏心、周节误差、齿形误差。
（√）3、设备状态是指设备所受的应力，故障和烈化强度和性能。
（√）4.一般来讲，钢的含碳量越高，淬火后越硬。
（√）5、当板坯到达除磷箱，系统自动打开喷射阀，除磷泵和蓄能器同时供水除磷。
（√）6.水平仪的读数方法有相对读法和绝对读法。
（√）7.、精轧机是四辊不可逆轧机，正常工作时正转，处理事故是可正、反转。
（√）8..用压铅法测量齿轮传动的间隙，测出铅丝最薄的部位表示齿侧间隙。
（×）9..当两轴间距离过远时，适宜采用齿轮传动。
(×)10、齿轮齿条传动是把直线运动变为旋转运动。
(√)11.普通钳工主要是从事机器或部件的维修工作。
（×）12.砂轮机托架与砂轮间的距离应大于3mm。
（×）13.量块、水平仪、百分表等都属于常用量仪。
（×）14.分度头的规格是以顶尖（主轴）中心线到底面的高度（mm）表示的。
（√）15.在牛头刨床上，刨刀的往复直线运动称为主运动。
（√）16.锉刀粗细分5号，1号最粗，5号最细。
（√）17.铰铸铁孔时，加煤油润滑会使铰孔后的孔径缩小。
（√）18.安装锯条不仅要注意齿尖方向，还要注意松紧程度。
（√）19.原始平板刮削时，应取四块平板相互研刮的方法。
（×）20.弯曲时，中性层一般不在材料的正中，而是偏向内层材料一边。
（√）21、当第一划线位臵确定后，若有安臵基面可选择时，应选择工件重心低的一面作为安臵基面。
(√)22、划线时，一般应选择设计基准为划线基准。
( √)23、光学平直仪是一种精密光学测角仪器。
(√)24、合像水平仪水准器管比框式水平仪的曲率半径大，所以气泡稳定较快。
( ×)25、生产中所用对角线法测量工作台的平面度误差，是符合最小条件要求的。
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用合像水平仪测量直线度误差
一、实验目的：
1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法。
2、学会合像水平仪测量直线度误差。
二、实验内容：
用合像水平仪测量直线度误差。
三、计量器具说明：
合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。
仪器其本参数如下：
分度值 0．01mm/m
底面长度过 166 mm
仪器外观见图2-1：
四、合像水平仪的工作原理：
合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示。
合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所示。
当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图2-4（a）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分简读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角α时（如图2-3（b））,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点O旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角α很小，
若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A 、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B 点相对于A点对水平位置的高度差为：
a)用合像水平仪测量导轨直线度示例
例如，要测量一个长度为1200mm导轨的直线度误差，可选择桥板两支点间的长度为200 mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍）。
如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置①，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水平位置的高度差；再将桥板移至位置②，可测出测点2对测点1相对于水平位置的高度差，如此重复6次，可获得6个测得值，将其记入表2-1中“顺测”栏。
0测点是起始位置，是一个参考位置，记为0.
测点0 1 2 3 4 5 6
测得值顺测0 353 348 350 353 351 350 回测0 351 350 350 351 351 348
平均0 352 349 350 352 351 349
相对读数值0 +2 -1 0 +2 +1 -1
累加值0 +2 +1 +1 +3 +4 +3
坐标变换量+1.5 +2 +2.5 +3 +3.5 +4 +4.5 各点误差+1.5 0 +1.5 +2 +0.5 0 +1.5
时注意不要将合像水平仪掉头，按顺测时同样的方法再逐点往回测，即先测测点6对测点5相对水平位置的高度差，再测测点5相对测点4的高度差，如此测回被测直线的左端点。
为了减少被测直线相对于水平位置的倾斜程度，可将第1至6各测点
测得值减去同一个数（例中为350）得到所谓的“相对读数值”，它相当于将测出的直线绕测点0顺时针转动了一个角度，同时，数据减小后更方便作进一步的处理。
根据“相对读数值”可在坐标纸上描图出各点位置，然后连成一条折线，此即为被测的实际直线，如图2-6所示。
“累加值”即为各点对水平位置的高度，（例如第4测点高度为3格）。
对图2-6中测出的实际直线用最小条件可找到它的理想直线的位置，该理想直线正好过测点1和测点5，据此可确定出该直线对应于每个测点处相对于水平位置的高度，记入表2-1中“坐标变换量”一栏。
理想直线对应于每处的高度（即“坐标变换量”）减去该测点的实际高度（即“累加值”）即为各点的误差值。
从表2-1可以看出，第3测点误差最大，为+2格，于是根据公式（2）可将此数作为k值代入，得到所求的直线度误差为
＝200mm×2格× 0.01mm/m
=0.004mm
=4um
b)测量步骤：
i.顺测：在被测直线上确定各测点位置，将合像水平仪按从左至右的
方向依次放于各测量位置上（读数手轮位于右边），在每个测量位置
上调节读数手轮使合像水平仪合像，将测得的数据记录在实验报告
相应的表格中。
ii.回测：按从右至左的方向将合像水平仪依次放于各测量位置（读数手轮仍然位于右边），测出各测点的数据记入实验报告相应的表格中
（若同一测点顺测的数据与回测的数据有较大差异，应重新进行测
量）。
数据处理：按前面介绍的方法对测量数据时行处理，算出直线度误值。
实验报告（二）姓名：同组者：
实验题目：
所用仪器：名称：
基本参数：
被测工件：长度：
分为：段点测量数据：单位：（格）
直线度误差 f= mm
= um
思考题：在确定直线度误差时，使用二包容直线在平行于纵轴方向上的距离代表直线度误差，而不是二包容直线间的垂直距离，为什么？。