试验二几何误差的测量试验2—1用合象水平仪测量直线度误差一.ppt

实验二几何误差的测量
实验2—1用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. 加深对直线度误差定义的理解。
二、实验内容
用合象水平仪测量直线度误差。
三、测量原理
机床、仪器导轨或其他窄而长的平面,为了控制其直线度误差,常在给定平面(垂直平面、水平平面)内进行检测。常用的计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。使用这类器具的共同特点是测定微小角度变化。由于被测表面存在着直线度误差,计量器具置于不同的被测部位上,其倾斜角度就要发生相应的变化。
如果节距(相邻两测点的距离)一经确定,这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量,得出变化的角度,用作图或计算,即可求出被测表面的直线度误差。由于合象水平仪的测量准确度高、测量范围大(±10 mm/m)、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点,故在检测工作中得到了广泛的采用。
合象水平仪的结构如图1a、d所示,它由底板1和壳体4组成外壳基体,其内部则由杠杆2、水准器8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。
图 1
图 2
使用时将合象水平仪放于桥板(图2)上相对不动,再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差,并与自然水平基准平行,此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置,气泡边缘通过合象棱镜7所产生的影象,在放大镜6中观察将出现如图1b所示的情况。
但在实际测量中,由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直,导致气泡移动,其视场情况将如图1c所示。此时可转动测微螺杆10,使水准器转动一角度,从而使气泡返回棱镜组7的中间位置,则图1c中两影象的错移量△消失而恢复成一个光滑的半圆头(图1b)。测微螺杆移动量s导致水准器的转角α(图1d)与被测表面相邻两点的高低差h有确切的对应关系,即
h=(μm)
式中 ——合象水平仪的分度值(mm/m)
L——桥板节距(mm)
α——角度读数值(用格数来计数)
如此逐点测量,就可得到相应的值,为了阐述直线度误差的评定方法,后面将用实例加以叙述。
四、实验步骤
1. 量出被测表面总长,确定相邻两点之间的距离(节距),按节距L调整桥板(图2)的两圆柱中心距。
2. 将合象水平仪放于桥板上,然后将桥板依次放在各节距的位置。
每放一个节距后,要旋转微分筒9合象,使放大镜中出现如图1b所示的情况,此时即可进行读数。先在放大镜11处读数,它是反映螺杆10的旋转圈数;微分筒9(标有+、-旋转方向)的读数则是螺杆10旋转一圈(100格)的细分读数;如此顺测(从首点至终点)、回测(由终点至首点)各一次。回测时桥板不能调头,各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。必须注意,如某测点两次读数相差较大,说明测量情况不正常,应检查原因并加以消除后重测。
3. 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(见后面的例题)。
4. 根据各测点的相对差,在坐标纸上取点。作图时不要漏掉首点(零点),同时后一测点的坐标位置是以前一点为基准,根据相邻差数取点的。然后连接各点,得出误差折线。
5. 用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(最低)点想切,在两切点之间,应有一个最低(最高)点与另一条平行直线想切。这两条平行直线之间的区域才是最小包容区域。从平行于坐标方向画出这两条平行直线间的距离,此距离就是被测表面的直线度误差值(格)。
将误差值(格)按下式折算成线性值(微米),并按国家标准GB1184—80评定被测表面直线度的公差等级。(微米)= (格)
例:用合象水平仪测量一窄长平面的直线度误差,,选用的桥板节距L=200mm,测量直线度记录数据见附表。若被测平面直线度的公差等级为5级,试用作图法评定该平面的直线度误差是否合格?
附表
注:1)表列读数,百分数是从图1的11处读得,十位数是从图1的9处读得。
2)α值可取任意数,但要有利于相对差数字的简化,本例取=297格。