導(dǎo)軌直線度誤差測量

1、實驗二導(dǎo)軌直線度誤差測量一、實驗?zāi)康?、了解合像水平儀或自準(zhǔn)直儀的結(jié)構(gòu)并熟悉使用它測量直線度方法;2、掌握給定平面內(nèi)直線度誤差值的評定方法；3、掌握按兩端點連線和最小條件作圖求解直線度誤差值的方法。二、實驗內(nèi)容：1、了解實驗使用的儀器的原理及使用方法；2、測量給定導(dǎo)軌的直線度；3、數(shù)據(jù)處理。三、實驗步驟及要求：1、直線度誤差的評定直線度誤差是指實際被測直線對其理想直線的變動量,理想直線的位 置符合最小條件。最小條件是指實際被測直線對其理想直線（評定基準(zhǔn)）的 最大變動量為最小。測量數(shù)據(jù)可以用指示表測量實際被測直線上均勻布置 的各測點相對平板（測量基準(zhǔn)）的高度來獲得，也可以用水平儀或自準(zhǔn)直儀 對實

2、際被測直線均勻布點測量，測量兩相鄰測點之間的高度差來獲得。然 后，按照最小條件或以首、尾兩個測點的連線（兩端點連線）評定基準(zhǔn)，由 獲得的測量數(shù)據(jù)用作圖或計算的方法求解直線度誤差值。2、用合像水平儀測量直線度誤差（1）量儀說明和測量原理合像水平儀是一種精密測角儀器,用自然水平面為測量基準(zhǔn)。合像水 平儀的結(jié)構(gòu)見圖1,它的水準(zhǔn)器8是一個密封的玻璃管，管內(nèi)注入精錮乙 醯，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內(nèi)壁在長度方向具有一定的 曲率半徑。氣泡在管中停住時，氣泡的位置必然垂直于重力方向。就是說， 當(dāng)水平儀傾斜時，氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個原 理，將水平儀放在橋板上使用，便能測出實

3、際被測直線上相距一個橋板跨 距的兩點間高度差，如圖2所示。在水準(zhǔn)器玻璃管管長的中部，從氣泡的邊緣開始向兩端對稱地按弧度 值刻有若干條等距刻線。水平儀的分度值i用角秒和mm/m表示。 合像水平儀的分度值為2，該角度相當(dāng)于在lm長度上，對邊高0.01mm的 角度，這時分度值也用0. 01mm/m或1000表示。圖44水章21一底板；2 杠桿；3支承；4-殼體；5支承架；6放大鏡；7 棱鏡；8水準(zhǔn)器；9微分筒；10測微螺桿；11 放大鏡；12刻線尺圖1合像水平儀9-綴分筒；107（腳桿;11 _放蟻；| a刻線尺I橋板;II水平儀；皿一實際被測直線;L橋板跨距;0, 1, 2,，n測點序號圖2用水平

4、儀測量直線度誤差時的示意圖參看圖1和圖3,測量時，合像水平儀水準(zhǔn)器8中的氣泡兩端經(jīng)棱 鏡7反射的兩半像從放大鏡6觀察。當(dāng)橋板兩端相對于自然水平面無高 度差時，水準(zhǔn)器8處于水平位置。則氣泡在水準(zhǔn)器8的中央，位于棱鏡7 兩邊的對稱位置上，因此從放大鏡6看到的兩半像相合（如圖3 （a）所示）。 如果橋板兩端相對于自然水平面有高度差，則水平儀傾斜一個角度a ,因 此，氣泡不在水準(zhǔn)器8的中央，從放大鏡6看到的兩半像是錯開的（如圖 3（b）所示），產(chǎn)生偏移量1=)3)（b）（a）相合 （b）錯開圖3氣泡的兩半像為了確定氣泡偏移量A的數(shù)值，轉(zhuǎn)動測微螺桿10使水準(zhǔn)器8傾斜一 個角度a ,以使氣泡返回到棱鏡7兩

5、邊的對稱位置上。從放大鏡中觀察到 氣泡的兩半像恢復(fù)成圖3（a）所示相合的兩半像。偏移量A先從放大鏡11 由刻線尺12讀數(shù)，它反映測微螺桿10轉(zhuǎn)動的整圈數(shù)；再從測微螺桿手輪 9 （微分筒）的分度盤讀數(shù)（該盤每格為刻線尺一格的百分之一）:它是螺桿 10轉(zhuǎn)動不足一圈的細(xì)分讀數(shù)。讀數(shù)取值的正負(fù)由測微螺桿手輪9指明。測 微螺桿10轉(zhuǎn)動的格數(shù)a、橋板跨距L（mm）與橋板兩端相對于自然水平面 的高度差h之間的關(guān)系為：（2）實驗步驟1）測量時，水平儀放置在實際被測直線的兩端，把實際被測直線調(diào) 整到大致水平，使水平儀在兩端的示值不要相差太大。然后在實際被測直 線旁標(biāo)出均勻布置的各測點的位置。2）根據(jù)兩相鄰測點間

6、的距離選擇跨距適當(dāng)?shù)臉虬?。將水平儀安放在橋 板上，然后沿著實際被測直線把橋板放在該實際被測直線的一端，記下水 平儀第一個示值】（格數(shù)）。按各測點畫的位置依次逐段地移動橋板，同 時記錄各測點的示值（格數(shù)）。注意每次移動時，應(yīng)使橋板的支承在前 后位置上首尾相接，而且水平儀不得相對于橋板產(chǎn)生位移。由始測點順測 到終測點后，再由終測點返測到始測點。返測時，橋板切勿調(diào)頭。3）將在各個測量間隔記錄的兩次示值的平均值分別作為各個測量間 隔的測量數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值。若某個測量間隔兩次示值的差異較大, 則表明測量不正常，查明原因重測。（3）直線度誤差值的評定方法1）按最小條件評定直線度誤差值應(yīng)該采用最小包容

7、區(qū)域來評定。參 看圖4,由兩平行直線包容實際被測直線時，實際被測直線的測點中應(yīng)至 少有三個測點分別與這兩條直線接觸（成高一底一高三極點或低一高一低三極點相間接觸），則位于實際被測直線體外的那條包容直線的位置符合 最小條件，它就是評定基準(zhǔn)。這兩條平行直線之間的區(qū)域稱為最小包容區(qū) 域（簡稱最小區(qū)域）O最小包容區(qū)域?qū)挾燃礊榉献钚l件的直線度誤差值 fMZo（a）高一低一高三極點（b）低一高一低三極點O高極點；一低極點圖4直線度誤差最小包容區(qū)域判別準(zhǔn)則2）按兩端點連線評定 參看圖5,以實際被測直線兩端點B和E的連 線1BE作為評定基準(zhǔn)，取各測點相對于該連線的偏離值hi中的最大偏離 值hmax與最小偏

8、離值hmin之差fBE作為直線度誤差值。測點在連線1BE 上方的偏離值取正值，測點在連線1BE下方的偏離值取負(fù)值。即fbe =hml按最小條件評定的誤差值小于或等于按兩端點連線評定的誤差值，因 此前者可以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。（4）數(shù)據(jù)處理1）按兩端點連線法圖解直線度誤差 參看圖6,在坐標(biāo)紙上用橫坐標(biāo) 軸x表示測量間隔（各測點的序號），用縱坐標(biāo)軸y表示測量方向上的數(shù)值。 將它們分別按縮小和放大的比例把各測點標(biāo)在坐標(biāo)紙上，然后把各測點連 成一條誤差折線，該折線可以表示實際被測直線。在誤差折線上，連接其 兩個端點B、E,得到兩端點連線1BE。從誤差折線上找出各測點中相對于 兩端點連線的最高點和最

9、低點。從坐標(biāo)紙上分別量取這兩個測點至兩端點 連線的y坐標(biāo)距離，它們的代數(shù)差即為直線度誤差值fBE。圖5以兩端點連線作為評定基準(zhǔn)/6,*2)圖6圖解直線度誤差值2）按最小條件圖解直線度誤差值 參看圖6,從誤差折線上確定低一 高一低（或髙一低一高）相間的三個極點。過兩個低極點（或兩個高極點） 作一條直線，再過高極點（或低極點）作一條平行與上述直線的直線，包 容這條誤差折線，從坐標(biāo)紙上量取這兩條平行線間的坐標(biāo)距離，它的數(shù)值 即為直線度誤差值fMZ。3）圖解法處理數(shù)據(jù)示例 用分度值為0. 01mm/m的合像水平儀測量工 作長度為1400mm的導(dǎo)軌的直線度誤差。所采用的橋板跨距為200mm,將導(dǎo) 軌分成7段（8個測點）進(jìn)行測量。測量數(shù)據(jù)見表4 3第二行所列的示值。表4 3直線度誤差測量數(shù)據(jù)測點序號i01234567示值A(chǔ),（格數(shù)）0+1+ 2+ 10-1-1+ 1示值累積值0+ 1+ 3+4+4+ 3+ 2+ 3參看圖6,按表4 3所列各測點的示值累積值，在坐標(biāo)紙上畫出誤 差折線。作通過誤差折線首、尾兩點的直線IBEo從該坐標(biāo)紙上量得誤差 折線相對于直線1BE的最大偏離值hmax二+格，最小偏離值hmin二格。因此， 按兩端點連線評定的直線度誤差值為fBE=X + X200=Pm從誤差折線上找出兩個低極點(0, 0)和(6, +2)及一個高極點(3, +4)。 作通