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1、3.7 用水平仪测直线度误差 3.7.1 框式水平仪的结构 框式水平仪的主体2是用铸铁制成的框架式结构，四个外面都是工作面，并且相互垂直构成四个直角，在基座(底)工作面和一个侧工作面上各开出一条V形槽，即构成V形测量面。,1-隔热护板；2-主体(基座)； 3-横向水准器(副水准器)；4-纵向水准器(主水准器)； 5-盖板；6-“0”位调整窗口。,3.7.2 框式水平仪的工作原理 水平仪的水准器是一个封闭的无色、透明弧形玻璃管，内部装有酒精或乙醚或其他流动性和挥发性好的液体，但管内的液体没有装满，管内留有一部分空间，管内的气体呈气泡形状。 由于重力的作用，气泡永远停留在玻璃管内的最高处。当水平仪
2、的基座工作面放在绝对的水平面位置时，气泡停留在玻璃管内的中央位置，如下图所示。当水平仪的基座工作面放在不是绝对的水平面位置时，气泡就偏移玻璃管的中央位置而移动，停留在玻璃管内的最高位置，如图 (b)所示。因此，可以根据气泡移动的距离大小，从玻璃管外壁上的刻度读出水平仪基座工作面相对于水平面的倾角大小，或基座工作面两端高低的差值。,3.7.3 框式水平仪的分度值 指水平仪气泡移动一个分度，工作面所需要倾斜的角度，分度值单位以mmm表示。也可以理解为在1m长度上所产生的高度差。 (mmm) 式中i为水平仪的分度值(mmm)，L为底边(m)，取Llm；h为倾斜高(mm)。 按分度值不同，水平仪分为三
3、组：,3.7.4 测量方法与步骤 （1）选择合适的水平仪 要根据被测量面的直线度、平面度和平行度等参数的公差要求选择水平仪。设被测量面的直线度等参数的公差为t，所用水平仪的分度值为i，则可根据下述原则选取水平仪： 低精度表面(9级12级)，取i(1/101/5)t； 中等精度表面(5级8级)，取i(1/51/3)t； 高精度表面(1级4级)，取i(1/31/2)t。 (2)检查水平仪 首先检查水平仪是否在检定周期内。其次检查其外观质量。要求水平仪工作面上不应有砂眼、气孔、裂纹、划伤、碰痕、锈蚀等缺陷；水准气泡清洁、透明，刻线清晰、均匀、无脱色现象；气泡移动平稳，无目力可见的跳动和停滞现象。经过
4、这些检查均合格才能使用。,（3）熟悉读数方法 读数值正负的确定：一般是根据主水准气泡的移动方向和水平仪的移动方向来确定水平仪读数值的正负的，原则是，若气泡的移动方向与水平仪的移动方向一致，如图 (a)所示，则读数值为正(+)，表示被测量范围向上倾斜；反之，若两者的移动方向相反，如图 (b)所示)，则读数值为负(-)，表示被测量范围向下倾斜。,读数方法的选择：数格法和平均值法 数格法以基准线为准，数主水准气泡任一端(一直以此端)离开基准线的格数作为水平仪的读数值。此方法简便，一般测量都喜欢用这种读数方法。,如上图所示：气泡右端向右偏离右边零线2格，所以读数为+2格,平均值法取主水准气泡两端向同一
5、个方向离开基准线格数之和的算术平均值，作为水平仪的读数。此方法可消除由于温度差对读数结果的影响。在做长时间的测量时，如果温度前后变化较大，应该用平均值法。,读数中应注意：应从水平仪的上面与气泡垂直的方向观察气泡的位置，这样可以减少视差。读数时，还要避免人从口中和鼻孔中呼出的热气传到弧形玻璃管上。因为气泡对温度反应很敏感。,如左图所示，气泡右端向右偏离零线3格，气泡左端也向右偏离2格，所以读数为+（3+2）2=+2.5格,图解法求直线度误差示例,步骤1：在坐标纸上建立坐标系，以横坐标x轴代表各测点的被测长度，纵坐标y轴代表各测点的累积值。选择合适的放大比例，使图上被测线起点和终点的连线与x轴夹角
6、不大于35，以保证作图的评定精度。,步骤2：按读数值在坐标纸上描点，各点的x坐标按照比例和节距值确定，y坐标按照累加值确定。y坐标如下表。,步骤3：作误差折线图，依次连接各坐标点得到误差折线图。,步骤4：评定直线度误差值 两端点连线法 最小区域法,步骤5：最后将格数转换成线值，得到直线度误差值。,框式水平仪的零位偏差要求和调零位的方法,在精度比较高的平台上，水平仪的第一次读数（a）与将水平仪调转180后，仍准确地放在第一次位置上的第二次读数（b）之差，如果为零（即a=b）则说明水平仪的零位正确；如果不相等，则两次读数之差的二分之一称为零位偏差。对于框式水平仪，要求气泡的零位偏差不超过0.5格，
7、否则需调整。 调整的方法是：转动调节器，使气泡移动（a-b）/2格，这样反复进行，直到调整到所要求的范围之内。,合像水平仪简介,底座,毫米/每米刻度尺,壳体,微分刻度盘,测微螺杆旋钮,合像水平仪的使用,使用时，把合像水平仪放在被测表面上，然后转动测微螺杆，通过杠杆机构，将水准器调至自然水平位置。在转动测微螺杆的同时，应从目镜中注意观察气泡移动的情况，当气泡处于图中a）或b)的位置时，说明水准器是倾斜的，应继续转动测微螺杆，直到气泡像完全重合，如图c）所示。这时表明水准器已经处于自然水平位置，就可以从毫米/每米刻度尺和未分刻度盘上读数了。,合像水平仪的特点,1.精度较高，分度值为0.01mm/m
8、。 2.测量范围大，一般为5mm/m，最大的可达到10mm/m,电子水平仪简介,具有一个基座测量面，以电容摆的平衡原理测量被侧面相对水平面微小倾角的测量器具。其中，以指针式指示装置指示测量值的仪器称为指针式电子水平仪，以数显式指示装置指示测量值的仪器称为数显式电子水平仪。,电子水平仪零位的调整,一、相对零位的调整,相对水平零位：基准零位于自然水平面不一致。因为测量直线度和平面度无须把基准零位调至绝对水平零位，所以相对水平零位的使用给实际工作中带来了极大的方便。 调整方法直接设置,绝对零位的调整,先将水平仪放置在平台上，在左图将水平仪调成相对零位（即置零），然后按图片2操作,旋转180度,使其仍
9、置于原位,记下显示数值a2 ，按水平仪上下箭头键调整示值为a22，此时水平仪的零位既是绝对水平零位(自然水平零位)。,【例】 第一步操作测量显示值 a1 = 0,水平仪原地调转180后测得 a2 = 100 a2 2 = 1002 = 50 按水平仪上下箭头键调整示值为50。此时水平仪的零位既是绝对水平零位(自然水平零位)。水平仪原地调转180后测得 a1 = -50,电子水平仪的特点,1.精度高：0.001mm/m 2.零位调节方便、精确 3.读数方便、迅速 4.数据可以直接输入计算机，便于后期处理,2) 间隙法检测直线度误差,间隙法检测直线度误差是指用刀口形直尺、平尺、平晶、精密短导轨等模
10、拟理想直线，与被测实际直线比较，根据间隙大小来确定直线度误差的方法。,刀口形直尺是用光隙法测量工件直线度误差和平面度误差的计量器具，其测量面呈刃口状，分为刀口尺、三棱尺、四棱尺。,当光隙较小时，也可根据透光的颜色直接估计光隙的大小。一般光隙在0.50.8m时呈蓝色；在1.251.75m时呈红色；光隙呈白色时其大小已超过22.5m。,上述光隙法是一种简易的测量方法，被测长度一般小于300mm，尺寸再大一些的刀口形直尺制造困难，且测量精度也不高。光隙法测量直线度误差需要较高的操作技巧，测量精度的高低与操作人员的经验密切相关。,用平尺、塞尺检测直线度误差,检测时先将零件放在平台上，将平尺与被测直线接
11、触，并使两者之间的最大间隙为最小，此时的最大间隙即为该被测素线的直线度误差值。具体误差值的大小可用塞尺测量，也可估计光隙。按上述方法均匀分布测量若干条素线，取其中最大的误差值作为被测零件的直线度误差值。 塞尺是具有确定厚度的单片或成组的薄片，是用于检验间隙的计量器具，尺片的厚度在0.021mm，一把塞尺有若干厚度各不相同的尺片组装在一起，塞尺又称为厚薄规。 在使用时应目测间隙的大小，选择不同厚度的尺片组，反复试塞，直到能恰好塞进去为止。用塞尺测量是凭手感判断所选尺寸是否合适，没有操作经验的人使用塞尺测量造成的测量误差比较大，所以应多加练习。,3) 指示表法测直线度误差,指示表法是通过指示表在测
12、量基准上沿被测直线移动(或指示表固定，被测零件移动)，以测量基准体现被测直线的理想直线，按选定的布点读取由指示表示值反映出的测量数据，再经过数据处理评定出误差值。,图示是用指示表测量圆柱体素线的直线度误差的示意图。平板为测量基准，将被测零件支承在平板上并紧靠直角铁。测量时，将圆柱体素线等分成若干段，然后依次逐段测量并记录读数。根据记录的读数，用计算法(或图解法)按最小条件(也可按两端点连线法)即可求出该条素线的直线度误差值。具体测量时应在不同的轴截面内测量若干条素线，取其中最大的误差值作为该被测零件的直线度误差。,图示是用导轨作为测量基准，并将被测直线的两端调整至与测量基准等高且平行。测量时将被测直线等分为若干段，指示表在导轨上沿被测直线方向等距间断移动，指示表的示值为测点相对于测量基准的X坐标值，用计算法(或图解法)按最小条件(也可按两端点连线法)即可求出被测零件的直线度误差。,