導(dǎo)軌直線度檢測方法

1、導(dǎo)軌直線度檢測方法綜述導(dǎo)軌直線度是各項機(jī)床精度的基礎(chǔ)精度，導(dǎo)軌直線度對多項機(jī)床精度都有著直接的影響，其檢測儀器和檢測方法較多也較為復(fù)雜，并應(yīng)根據(jù)不同情況采取不同的檢測儀器和不同的檢測方法。本文根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和自己的理解，對導(dǎo)軌直線度的檢測方法作一綜合敘述。一、各種導(dǎo)軌直線度檢測方法的使用場合 根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容我們知道，導(dǎo)軌直線度有四種檢測方法，這四種檢測方法分別適用于不同的工作場合。1.用水平儀檢測導(dǎo)軌直線度水平儀是檢測導(dǎo)軌直線度的常用儀器，使用方便且檢測精度較高。一般常用外形規(guī)格尺寸為200×200，測量精度為0.02/1000的框式水平儀。但水平儀只能檢查導(dǎo)軌在垂直面的直線度誤差。2.

2、用光學(xué)平直儀檢測導(dǎo)軌直線度光學(xué)平直儀可用來檢測導(dǎo)軌在垂直面的直線度誤差，也可用來檢測導(dǎo)軌在水平面的直線度誤差，且精度較高。但光學(xué)平直儀的安裝調(diào)整較為復(fù)雜，需請專業(yè)的計量人員操作。對于行程長度大于1.6米的精密機(jī)床，其導(dǎo)軌在水平面的直線度最好使用光學(xué)平直儀進(jìn)行檢測。對于行程長度小于等于1.6米的機(jī)床，其導(dǎo)軌在水平面的直線度一般不用光學(xué)平直儀檢測，而用檢查棒和百分表進(jìn)行檢測。3.用鋼絲和讀數(shù)顯微鏡檢測導(dǎo)軌直線度 對于行程長度大于1.6米的機(jī)床，當(dāng)導(dǎo)軌直線度要求不太高時，可用鋼絲和讀數(shù)顯微鏡對導(dǎo)軌在水平面的直線度進(jìn)行檢測。因為鋼絲的直徑誤差對檢測精度有直接影響，所以精度不太高。為保證導(dǎo)軌直線度的檢測

3、精度，最好使用光學(xué)平直儀檢測大行程機(jī)床導(dǎo)軌在水平面的直線度誤差。4.用檢查棒和百分表檢測導(dǎo)軌直線度 對于行程長度小于等于1.6米的機(jī)床，可用檢查棒和百分表檢測機(jī)床床鞍沿導(dǎo)軌的運(yùn)動在水平面的直線度誤差。二、框式水平儀結(jié)構(gòu)及工作原理框式水平儀由框架和水準(zhǔn)器組成，水準(zhǔn)器是一個帶有刻度的弧型密封玻璃管，裝有酒精或乙醚，并留有一定長度的氣泡，當(dāng)水平儀移動時，氣泡移動一定距離。對于精度為0.02/1000的水平儀，當(dāng)氣泡移動一格時，水平儀的角度變化為4，即在1000mm長度兩端的高度差為0.02mm（tan4=1.939×10-50.02/1000，其誤差為6.1×10-7）?？筛鶕?jù)氣

4、泡移動格數(shù)、被測平面長度和水平儀精度按比例關(guān)系計算被測平面兩端的高度差。被測平面長度：在不使用墊板或水平橋時，此長度即為水平儀長度。圖1 水平儀測量原理圖三、用水平儀檢測導(dǎo)軌在垂直面直線度的操作步驟1. 將被測導(dǎo)軌放在可調(diào)墊鐵上，用水平儀置于導(dǎo)軌中間或兩端，初步將導(dǎo)軌調(diào)至水平位置（水平儀氣泡處于玻璃管中間位置），并將扭曲調(diào)整到允差范圍以內(nèi)。2. 沿導(dǎo)軌用水平儀均勻分段檢查，每次移動量必須首尾相接，不能出現(xiàn)間隔也不能重疊，記錄各段讀數(shù)。水平儀讀數(shù)是指與氣泡邊緣相切的刻線的格數(shù)，當(dāng)氣泡處于中間位置時，與氣泡邊緣相切的刻線為0，氣泡移動方向與水平儀移動方向相同時讀為正，反之為負(fù)。四、用水平儀檢測導(dǎo)軌

5、在垂直面直線度的數(shù)據(jù)處理方法 在用水平儀檢測導(dǎo)軌在垂直面的直線度時，有三種數(shù)據(jù)處理方法：1. 首尾連線法（1） 按讀數(shù)作出導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖。橫坐標(biāo)為導(dǎo)軌長度，每段200。縱坐標(biāo)為讀數(shù)的逐段累加值：橫坐標(biāo)02004006008001000120014001600讀數(shù)值+1+2.5+1.5+2+10-1.5-2.5縱坐標(biāo)0+11+2.5=3.53.5+1.5=55+2=77+1=88+0=88-1.5=6.5=4（2） 連接首尾兩點作一直線（3） 計算在首尾連線兩側(cè)、距離首尾連線最遠(yuǎn)的點到首尾連線的縱向距離的絕對值之和。在這個例子中，在首尾連線下方?jīng)]有點，只計算上方點的距離5.5格。（4） 計

6、算導(dǎo)軌在垂直面的直線度誤差水平儀每格對應(yīng)的高度差=水平儀精度×每段長度 =0.02÷1000×200 =0.004 導(dǎo)軌在垂直面的直線度誤差=0.004×5.5 =0.022圖2 首尾連線法誤差曲線圖2. 包容法（1） 按讀數(shù)作出導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖。橫坐標(biāo)02004006008001000120014001600讀數(shù)值+1+2.5+1.5-0.5-1.5-1+0.5+1.5縱坐標(biāo)0+11+2.5=3.53.5+1.5=55-0.5=4.54.5-1.5=33-1=22+0.5=2.52.5+1.5=4（2） 按不同的包容方式作包容誤差曲線的平行線。第一

7、組包容線（雙點劃線）：先通過A和B兩點作一條直線，再通過0點作AB的平行線第二組包容線（虛線）：先通過0和C兩點作一條直線，再通過A點作0C的平行線（3） 以最小的包容線間的縱向距離計算導(dǎo)軌直線度誤差。 第一組包容線間的縱向距離為5.6格，第二組包容線間的縱向距離為4格。取兩者的最小值4格計算導(dǎo)軌直線度誤差。水平儀每格對應(yīng)的高度差=水平儀精度×每段長度 =0.02÷1000×200 =0.004導(dǎo)軌在垂直面的直線度誤差=0.004×4 =0.016注：按照機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)軌只許凸不許凹。這組數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)下凹，屬于不合格導(dǎo)軌。對于沒有下凹的導(dǎo)軌，用首

8、尾連線法即可。圖3 包容法誤差曲線圖3. 計算法（1） 計算讀數(shù)的平均數(shù)（2） 從原讀數(shù)中逐個減去平均值（3） 將第（2）項所得數(shù)據(jù)逐個累加（4） 取第（3）項數(shù)據(jù)中的最大值計算直線度誤差 直線度誤差=第（3）項的最大值×水平儀精度×水平儀每段移動距離 =第（3）項的最大值×0.02/1000×200水平儀讀數(shù)+1+2.5+1.5+2+10-1.5-2.5讀數(shù)平均值(1+2.5+1.5+2+1-1.5-2.5)8=0.5讀數(shù)減平均值0.5211.50.5-0.5-2-3逐項累加0.52.53.555.5530直線度誤差最大累加值=5.5；直線度誤差=5.

9、5×0.02/1000×200=0.022（5） 證明計算法所得結(jié)果與首尾連線法的結(jié)果相同設(shè)：測量段數(shù)為n水平儀各段讀數(shù)為A1,A2,，An讀數(shù)的逐段累加值為B1=A1，B2=A1+A2，B3=A1+A2+A3,Bn=A1+A2+A3+An在首尾連線法誤差曲線圖中曲線各點到首尾連線的縱向距離為C1，C2，Cn讀數(shù)平均值為D=(A1+A2+An)/n各讀數(shù)減去讀數(shù)平均值后的值為E1，E2，En各讀數(shù)減去讀數(shù)平均值后的逐段累加值為F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n求證：F1=C1,F2=C2,，F(xiàn)n=Cn證明：先證明F3=C3 D=(A1+A2+An)/nF3=(A1-D)+(A2-D)+(A3

10、-D) =A1+A2+A3-3×D =A1+A2+A3-3×(A1+A2+An)/nB3=A1+A2+A3P=A1+A2+AnQ=P×3/n C3=B3-Q =A1+A2+A3-P×3/n =A1+A2+A3-(A1+A2+An)×3/nF3=C3由此可知F1=C1,F2=C2,，F(xiàn)n=Cn是成立的F最大=C最大計算法所得結(jié)果與首尾連線法的結(jié)果是相同的圖4 計算法誤差曲線與首尾連線法誤差曲線比較圖注：實線為首尾連線法誤差曲線，雙點劃線為計算法誤差曲線A3為第三段水平儀讀數(shù)B3為第三點水平儀讀數(shù)累加值C3為第三點到首尾連線的縱坐標(biāo)距離F3為各讀數(shù)

11、減去讀數(shù)平均值后在第三點的累加值（計算法誤差曲線在第三點的縱坐標(biāo)）五、使用光學(xué)平直儀檢測導(dǎo)軌直線度的工作原理光學(xué)平直儀由平直儀本體和反射鏡組成，光源發(fā)出的光束，透過十字線分劃板，經(jīng)棱鏡、平鏡1、平鏡2、物鏡，變成平行光束射到反射鏡上，經(jīng)反射鏡反射，再經(jīng)物鏡、平鏡2、平鏡1、棱鏡在目鏡分劃板上形成十字像。若反射鏡與物鏡光線垂直，十字像處于目鏡分劃板的中間位置，若反射鏡偏轉(zhuǎn)一角度，投射到目鏡分劃板上的十字像偏離中間位置。通過目鏡觀察并調(diào)整測微手輪，使目鏡中的基準(zhǔn)線與十字像對正，通過測微手輪的刻度可以讀出反射鏡偏轉(zhuǎn)的角度。 測微手輪的刻度分兩種，一種一圈60格，每格1，一種一圈100格，每格0.00

12、5mm/1000mm(或為0.001mm/1000mm,0.0005mm/1000mm)。每格1的刻度用于旋轉(zhuǎn)角度測量，每格0.005mm/1000mm的刻度用于直線度的測量。在用光學(xué)平直儀檢測導(dǎo)軌直線度時，其數(shù)據(jù)處理方法與水平儀相同。為測量導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度，應(yīng)將目鏡旋轉(zhuǎn)90°。圖5 光學(xué)平直儀圖6 光學(xué)平直儀工作原理圖六、用鋼絲和讀數(shù)顯微鏡檢測當(dāng)行程大于1600mm時，可用直徑為0.1 mm的鋼絲和讀數(shù)顯微鏡檢測導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度。檢測方法：在中心高的位置上繃緊一根鋼絲，將讀數(shù)顯微鏡固定在床鞍上，調(diào)整鋼絲的橫向位置，使鋼絲兩端讀數(shù)相等，然后沿全行程進(jìn)行檢測，顯微鏡讀數(shù)的最大差值即為導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度。因為鋼絲直徑誤差將直接影響檢測精度，所以最好用光學(xué)平直儀檢測導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度。七、用檢查棒和百分表檢測導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度對于行程小于等于1600mm的導(dǎo)軌，可用檢查棒和百分表檢測導(dǎo)軌在