機(jī)械測量技術(shù)課件 任務(wù)2 使用框式水平儀檢測直線度誤差

項目四形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差【任務(wù)分析】

圖４－２－１所示為普通臥式車床上的導(dǎo)軌，它是支承和引導(dǎo)運(yùn)動構(gòu)件沿著一定軌跡運(yùn)動的零件；主要是由Ｖ形導(dǎo)軌和平面導(dǎo)軌兩部分組成，其精度高低直接影響到溜板箱移動方向的準(zhǔn)確性。機(jī)床加工精度與導(dǎo)軌精度有直接的聯(lián)系，因此評價機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差對零件加工有著至關(guān)重要的作用。本任務(wù)主要是利用框式水平儀檢測機(jī)床導(dǎo)軌直線度誤差并進(jìn)行合格性判斷。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差一、直線度的基本概念（一）直線度公差

直線度公差是指實(shí)際直線的形狀對理想形狀的允許變動量，

限制了加工面或線在某個方向上的偏差，主要用于對平面內(nèi)的直線、回轉(zhuǎn)體上的素線、平面與平面的交線和軸線等實(shí)際直線的形狀精度提出要求。（二）直線度公差帶（１）在給定平面內(nèi)對直線提出要求的公差帶：距離為公差值ｔ（0.1

ｍｍ）的一對平行直線之間的區(qū)域。只要被測直線不超出該區(qū)域即為合格，如圖４－２－２所示。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差（２）在給定方向上對實(shí)際直線提出要求的公差帶：是一對距離為公差值ｔ（0.1ｍｍ）的兩平行平面之間的區(qū)域，

如圖４－２－３所示。（３）在任意方向上對實(shí)際直線提出要求的公差帶：是一個直徑為公差值ｔ（?０.1ｍｍ）的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。只要被測直線不超出該區(qū)域即為合格，如圖４－２－４所示。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差（三）直線度誤差

直線度誤差是指實(shí)際被測直線對理想直線的變動量，理想直線的位置應(yīng)符合最小條件，即實(shí)際被測直線對位置符合最小條件的理想直線的最大變動量為最小。

在滿足被測零件功能要求的前提下，直線度誤差值可以選用不同的評定方法來確定。合格條件是：直線度誤差值不大于直線度公差值。二、直線度誤差的評定

最小包容區(qū)域法：按最小條件評定直線度誤差的方法。（一）提取組成要素（線、面輪廓度除外）

最小條件：理想要素位于實(shí)體之外與實(shí)際要素接觸，并使被測要素對理想要素的最大變動量為最?。ㄈ鐖D４－２－５所示的ｆ１）。（二）導(dǎo)出要素

最小條件：理想要素應(yīng)穿過實(shí)際中心要素，并使實(shí)際中心要素對理想要素的最大變動量為最?。ㄈ鐖D４－２－６所示的?ｄ１）。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差三、水平儀水平儀是利用液面自然水平原理制造的一種測角量儀。水平儀主要用于測量微小角度，檢驗各種機(jī)床及其他類型設(shè)備導(dǎo)軌的直線度、平面度和設(shè)備安裝的水平性、垂直性。常用的水平儀有框式水平儀和光學(xué)合像水平儀。（一）框式水平儀的結(jié)構(gòu)

框式水平儀的結(jié)構(gòu)如圖４－２－７所示。它主要由主水準(zhǔn)器、定位用的橫水準(zhǔn)器、做測量基面的框式金屬主體、蓋板和調(diào)零裝置組成。主水準(zhǔn)器的兩端套以塑料管并用膠液黏結(jié)于金屬座上，主水準(zhǔn)器的氣泡位置由偏心調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)整。框式水平儀有兩個測量面：一是安裝水準(zhǔn)器的下測量面；二是與下測量面垂直的側(cè)測量面?？蚴剿絻x的框架規(guī)格有１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、２００ｍｍ×２００ｍｍ、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、３００ｍｍ×３００ｍｍ等幾種，其中最為常用的水平儀規(guī)格為２００ｍｍ×２００ｍｍ。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差（二）水平儀的工作原理

水平儀的主要工作部分是一個封閉的弧形玻璃管，它被固定在水平儀內(nèi)。玻璃管內(nèi)裝有對管壁附著力很小的乙醚之類的液體，并存在一定長度的氣泡。水平儀傾斜一個角度α，氣泡相對玻璃管移動相應(yīng)距離。移動的格數(shù)與角度α成正比。玻璃管上可有間距為２ｍｍ的刻線，根據(jù)氣泡移動方向和移過的格數(shù)，可以測量出被測零件的傾斜方向和角度?？蚴剿绞椒侄戎禐?.02/1000

ｍｍ，它表示水平儀每變化一個刻度，在1000ｍｍ長度內(nèi)高度變化了0.02ｍｍ。一般水平儀的工作長度為200ｍｍ。圖４－２－８所示為水平儀刻線原理。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差四、直線度誤差測量數(shù)據(jù)處理及評定方法檢驗一臺車床的床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差δ，導(dǎo)軌長度Ｄｃ＝1000ｍｍ，水平儀的精度值為0.02ｍｍ／1000ｍｍ，車床溜板箱每移動250ｍｍ測量一次，溜板箱在各個測量位置時水平儀的讀數(shù)依次為：＋1.8

格、＋1.3格、－0.7格、－1.6格。請用計算和畫圖的方法評價直線度。計算法數(shù)據(jù)處理步驟如下：（1）將測量值（格）代數(shù)和，求出平均值；（2）求出相對值：測量值減去平均值；（3）將相對值的前一個數(shù)與后一個數(shù)相加，求出累積值；（4）將累積值中的最大值與最小值之差，求出格數(shù)；（5）利用δ=nli公式求出直線度誤差。（n：格數(shù)l：節(jié)距長度i：精度值）。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差測值序號1234測量值（格）+1.8+1.3-0.7-1.6平均值（格）（1.8+1.3-0.7-1.6）/4=0.2相對值（格）+1.6+1.1-0.9-1.8累積值（格）+1.6+2.7+1.80格數(shù)nn=+2.7-0=2.7（格）最大值減最小值直線度根據(jù)δ=nli=2.7×200×0.02/1000=0.0108mm得知該導(dǎo)軌直線度為0.0108mm。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差（1）如圖4-2-9所示，根據(jù)各測點(diǎn)的相對差，在坐標(biāo)上描點(diǎn)。作圖時不要漏掉零點(diǎn)，且后一點(diǎn)的坐標(biāo)位置是在前一點(diǎn)坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)上累加的。用直線依次連接各點(diǎn)，得出誤差折線。（2）用兩條平行直線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個最高點(diǎn)（或最低點(diǎn)）相切，在兩切點(diǎn)之間有一個最低（或最高）點(diǎn)與另一條平行線相切。這兩條平行直線之間的區(qū)域就是最小包容區(qū)域。兩平行線在縱坐標(biāo)上的截距即為被測表面直線度誤差值角度格數(shù)n。（3）根據(jù)圖中b-b′可知，n約為2.7格，則δ=nli=2.7×200×0.02/1000=0.0108mm2.繪圖法圖4-2-9繪圖法項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差五、車床床身導(dǎo)軌調(diào)平車床所有幾何項目精度檢測前，需要對機(jī)床的床身導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)平。即檢測前，須將車床安裝在適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，在床腳緊固的螺栓孔處設(shè)置可調(diào)墊鐵，將機(jī)床調(diào)平。為此，水平儀應(yīng)順序地放在床身平導(dǎo)軌縱向a、b、c、d和床鞍橫向f的位置上，如圖4-2-10所示，調(diào)整可調(diào)墊鐵使兩條導(dǎo)軌的兩端放置成水平，同時校正床身導(dǎo)軌的扭曲。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差六、直線度檢測1.檢查導(dǎo)軌

將待測車床導(dǎo)軌清理干凈，擦除導(dǎo)軌面的鐵屑和油污。2.校正水平儀取出水平儀，將框式水平儀校正并清理水平儀底部。3.導(dǎo)軌調(diào)平

將框式水平儀分別放置在機(jī)床導(dǎo)軌的中間和兩端的位置上，對導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)平。按照橋板的長度或者水平儀的長度對導(dǎo)軌進(jìn)行分段，并做好標(biāo)記，以便檢測時首尾相連。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差4.直線度檢測

從導(dǎo)軌的左端向右端依次在分段點(diǎn)位置進(jìn)行測量，記錄各段測量數(shù)據(jù)（氣泡右移為正，左移為負(fù)）。到達(dá)終點(diǎn)后，再進(jìn)行一次回測，同一測點(diǎn)兩次讀數(shù)的平均值為該點(diǎn)最終的測量數(shù)據(jù)。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差七、知識拓展（一）刀口直尺

刀口尺也稱作刀口直尺、刀口平尺等。刀口尺主要用于以光隙法進(jìn)行直線度測量、平面度和垂直度測量，也可與量塊一起用于檢驗平面精度。測量效率高，是機(jī)械加工常用的測量工具。

刀口直尺的外形和結(jié)構(gòu)如圖4-2-11所示，具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，不生銹，操作方便、表面鍍暗鉻，避免反光，便于觀察等特點(diǎn)。刀口直尺規(guī)格用測量面刃口長度表示，常用的有75mm、125mm、175mm、200mm、225mm、300mm等。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差七、知識拓展（二）光隙法檢測直線度光隙法是憑借人眼觀察通過實(shí)際間隙的可見光隙量多少來判斷間隙大小的一種基本方法。光隙法測量是將刀口尺置于被測實(shí)際線上并使刀口尺與實(shí)際線緊密接觸，轉(zhuǎn)動刀口直尺使其位置符合最小條件，然后觀察刀口尺與被測線之間的最大光隙，此時的最大光隙即為直線度誤差。當(dāng)光隙值較大時，可用量塊或塞尺測出其值。光隙值較小時，可通過標(biāo)準(zhǔn)光隙比較來估讀光隙值大小。

例1:如圖4-2-12(a)的圖樣標(biāo)注，其檢測方法如圖4-2-12(b)所示。項目四、形狀公差及檢測任務(wù)2使用框式水平儀檢測直線度誤差七、知識拓展

將刀口尺與被測素線直接接觸，并使刀口尺和被測素線間的最大間隙為最小，這個最大間隙就是被測素線的直線度誤差。測量若干條素線，取其中最大的誤差值作為被測零件的直線度誤差值。

刀口尺做得足夠精確，可以作為直線的理想形狀。由于平尺的位置就是理想直線的位置,因此，測量時，應(yīng)