文档介绍：互换性与技术测量
实验指导书
机械工程实验室
2008-10
合象水平仪测量直线度误差
一、实验目的
1、掌握用合象水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。
2、加深对直线度误差的定义及理解。
二、实验内容
用合象水平仪测量直线度误差。
三、计量器具说明与测量原理
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。
合象水平仪的结构,主要由微动螺杆、螺母、底盘水准仪、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V形工作面和底座等组成。如图3-1所示。
1、水准器2、棱镜3、放大镜 4、杠杆 5、测量机构 6、底板 7、测量机构 8、微动螺杆
图3-1 合象水平仪
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
四、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千位数,,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。
五、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,,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。
⑶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3-2)。
⑷求最小包容区:先过1点和第5点作一直线,再过第4点作一平行线。,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 = ×200× = 13 (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。
测量数据
测点序号i
0
1
2
3
4
5
仪器
读数
ai
顺测
—
273
278
275
283
270
回测
—
275
280
277
285
272
平均
—
274
279
276
284
271
相对差△ai
0
0
+5
+2
+10
-3
坐