條式水平儀簡(jiǎn)介及使用方法

1、條式水平儀簡(jiǎn)介及使用方法條式水平儀由作為工作平面的V型底平面和與工作平面平行的水準(zhǔn)器 (俗稱氣泡兩部分組成。工作平面的平直度和水準(zhǔn)器與工作平面的平行度都做得很精確。當(dāng)條式水平儀的底平面放在準(zhǔn)確的水平位置時(shí),水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡正好在中間位置 (即水平位置。在水準(zhǔn)器玻璃管內(nèi)氣泡兩端刻線為零線的兩邊,刻有不少于8格的刻度,刻線間距為2mm。當(dāng)水平儀的底平面與水平位置有微小的差別時(shí),也就是水平儀底平面兩端有高低時(shí),水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡由于地心引力的作用總是往水準(zhǔn)器的最高一側(cè)移動(dòng),這就是水平儀的使用原理。兩端高低相差不多時(shí),氣泡移動(dòng)也不多,兩端高低相差較大時(shí),氣泡移動(dòng)也較大,在水準(zhǔn)器的刻度上就可讀出兩端高低的差值

2、。條式水平儀分度值的說明,如分度值0.03mm/m,即表示氣泡移動(dòng)一格時(shí),被測(cè)量長(zhǎng)度為1m的兩端上,高低相差0.03mm。再如,用200mm 長(zhǎng),分度值為0.05mm/m的水平儀,測(cè)量400mm長(zhǎng)的平面的水平度。先把水平儀放在平面的左側(cè),此時(shí)若氣泡向右移動(dòng)二格,再把水平儀放在平面的右側(cè),此時(shí)若氣泡向左移動(dòng)三格,則說明這個(gè)平面是中間高兩側(cè)低的凸平面。中間高出多少毫米呢?從左側(cè)看中間比左端高二格,即在被測(cè)量長(zhǎng)度為1m時(shí),中間高2×0.05=0.10mm,現(xiàn)實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度為200mm,是1m的,所以,實(shí)際上中間比左端高0.10× = 0.02mm。從右側(cè)看:中間比右端高三格,即在被

3、測(cè)量長(zhǎng)度為1m時(shí),中間高3×0.05=0.15mm,現(xiàn)實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度為200mm,是1m的,所以,實(shí)際上中間比右端高0.15× =0.03mm。由此可知,中間比左端高0.02mm,中間比右端高0.03mm,則中間比兩端高出的數(shù)值為(0.02+0.03÷2=0.025mm。一、水平儀的使用和讀數(shù)水平儀是用于檢查各種機(jī)床及其它機(jī)械設(shè)備導(dǎo)軌的不直度、機(jī)件相對(duì)位置的平行度以及設(shè)備安裝的水平位置和垂直位置的儀器。水平儀是機(jī)床制造、安裝和修理中最基本的一種檢驗(yàn)工具。一般框式水平儀的外形尺寸是200×200mm,精度為0.02/1000。水平儀的刻度值是氣泡運(yùn)動(dòng)一格時(shí)的

4、傾斜度,以秒為單位或以每米多少毫米為單位,刻度值也叫做讀數(shù)精度或靈敏度。若將水平儀安置在1米長(zhǎng)的平尺表面上,在右端墊0.02毫米的高度,平尺傾斜的角度為4秒,此時(shí)氣泡的運(yùn)動(dòng)距離正好為一個(gè)刻度。如圖:1計(jì)算如下:水平儀連同平尺的傾斜角的大小可以從下式中求出: 由tg= = =0.00002 則=4秒從上式可知0.02/1000精度的框式水平儀的氣泡每運(yùn)動(dòng)一個(gè)刻度,其傾斜角度等于4秒,這時(shí)在離左端200mm處(相當(dāng)于水平儀的1個(gè)邊長(zhǎng),計(jì)算平尺下面的高度H1為:tg= =0.00002 H1=tg×L1=0.00002×200=0.004(mm由上式可知,水平儀氣泡的實(shí)際變化值與

5、所使用水平儀墊鐵的長(zhǎng)度有關(guān)。假如水平儀放在500mm長(zhǎng)的墊鐵上測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌,那么水平儀的氣泡每運(yùn)動(dòng)1格,就說明墊鐵兩端高度差是0.01mm。另外,水平儀的實(shí)際變化值還與讀數(shù)精度有關(guān)。所以,使用水平儀時(shí),一定要注意墊鐵的長(zhǎng)度、讀數(shù)精度以及單獨(dú)使用時(shí)氣泡運(yùn)動(dòng)一格所表示的真實(shí)數(shù)值。由此得知,水平儀氣泡運(yùn)動(dòng)一格后的數(shù)值,是根據(jù)墊鐵的長(zhǎng)度來決定的。水平儀的讀數(shù),應(yīng)按照它的起點(diǎn)任意一格為0。氣泡運(yùn)動(dòng)一格計(jì)數(shù)為1,再運(yùn)動(dòng)一格計(jì)數(shù)為2,以此進(jìn)行累計(jì)。在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)導(dǎo)軌的最后加工,無論采用磨削、精磨還是手工刮研,多數(shù)導(dǎo)軌都是呈單純凸或單純凹的狀態(tài),機(jī)床導(dǎo)軌的直線度產(chǎn)生曲線性也是少見的(加工前的導(dǎo)軌會(huì)有曲線性的現(xiàn)

6、象。測(cè)量導(dǎo)軌時(shí),水平儀的氣泡一般按照一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),機(jī)床導(dǎo)軌的凸凹是由水平儀的移動(dòng)方向和該氣泡的運(yùn)動(dòng)方向來確定。如圖:2水平儀的移動(dòng)方向與氣泡的運(yùn)動(dòng)方向相反,呈凸,用符號(hào)"+"表示。水平儀的移動(dòng)方向與氣泡的運(yùn)動(dòng)方向相同,呈凹,用符號(hào)"-"表示。如果導(dǎo)軌是凸的情況下,水平儀(墊鐵從任意一個(gè)方向進(jìn)行移動(dòng),水平儀的氣泡向相反方向運(yùn)動(dòng),如圖2-(1所示。如果導(dǎo)軌是凹的情況下,水平儀(墊鐵從任意一個(gè)方向進(jìn)行移動(dòng),水平儀的氣泡向相同方向運(yùn)動(dòng),如圖2-(2所示。確定導(dǎo)軌的凹凸后,再根據(jù)所使用的墊鐵長(zhǎng)度和水平儀氣泡運(yùn)動(dòng)格數(shù)和的一半進(jìn)行計(jì)算,才能得到導(dǎo)軌的準(zhǔn)確的直線度誤差精

7、度。二、導(dǎo)軌直線度的檢查調(diào)整和計(jì)算方法水平儀是測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌直線度的常用的儀器,是用來檢查導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度和在水平面內(nèi)的直線度。用水平儀來進(jìn)行調(diào)整導(dǎo)軌的直線度之前,應(yīng)首先調(diào)整整體導(dǎo)軌的水平。將水平儀置于導(dǎo)軌的中間和兩端位置上,調(diào)整到導(dǎo)軌的水平狀態(tài),使水平儀的氣泡在各個(gè)部位都能保持在刻度范圍內(nèi)。再將導(dǎo)軌分成相等的若干整段來進(jìn)行測(cè)量,并使頭尾平穩(wěn)的銜接,逐段檢查并讀數(shù),然后確定水平儀氣泡的運(yùn)動(dòng)方向和水平儀實(shí)際刻度及格數(shù)。進(jìn)行記錄,填寫"+""-"符號(hào),按公式進(jìn)行計(jì)算機(jī)床導(dǎo)軌直線度精度誤差值。導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖,在教材中所講的是沒有實(shí)際依據(jù)的,在生產(chǎn)現(xiàn)

8、場(chǎng)適用很不方便,更不準(zhǔn)確。它誤導(dǎo)了人們的識(shí)別能力,在實(shí)際工作中不能應(yīng)用,時(shí)常會(huì)給工作人員造成一種錯(cuò)覺。按此檢查導(dǎo)軌直線度誤差,是不能得到正確的精度數(shù)值的。例如:機(jī)床導(dǎo)軌平滑的凸或凹,在導(dǎo)軌的直線度誤差曲線圖中,都表示為一條直線。如果機(jī)床導(dǎo)軌前半段凸,后半段凹,在導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖中,卻表示該導(dǎo)軌呈凸。如果機(jī)床導(dǎo)軌前半段凹,后半段凸,在導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖中,卻表示該導(dǎo)軌呈凹。水平儀氣泡沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),誤認(rèn)為是一條斜線(于水平面,這些現(xiàn)象在實(shí)際工作的測(cè)量檢查中,經(jīng)常發(fā)生爭(zhēng)論,得不到統(tǒng)一,又沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,只能按照書中的例題說明,錯(cuò)誤的進(jìn)行判斷,給正常的生產(chǎn)工作帶來了困難,造成了損失,使機(jī)床

9、導(dǎo)軌的精度得不到保證。導(dǎo)軌直線度誤差值的計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單方便,誤差精度準(zhǔn)確,適合于現(xiàn)場(chǎng)工作人員的操作和應(yīng)用。計(jì)算公式如下:導(dǎo)軌直線度誤差值=格數(shù)和× ×水平儀精度×墊鐵長(zhǎng)度格數(shù)和-水平儀(墊鐵在導(dǎo)軌全長(zhǎng)上移動(dòng)時(shí)氣泡運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的格數(shù)和水平儀精度-一般200×200框式水平儀的精度為0.02/1000墊鐵長(zhǎng)度-指放在導(dǎo)軌上的移動(dòng)部件,水平儀所使用的墊鐵和工作臺(tái)在書中提到的移動(dòng)距離,作為一項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)是不夠?qū)嶋H的,它代表不了任何的計(jì)算尺寸。移動(dòng)距離是指在測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌時(shí)全長(zhǎng)的分段,移動(dòng)距離不等于墊鐵長(zhǎng)度,它不能用來作為計(jì)算中的數(shù)據(jù),在測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)該采用墊鐵的長(zhǎng)

10、度,在全長(zhǎng)導(dǎo)軌上進(jìn)行分段移動(dòng),調(diào)整機(jī)床導(dǎo)軌時(shí)用墊鐵(小于工作臺(tái)的長(zhǎng)度來進(jìn)行,檢查機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差值,水平儀一般放在工作臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量,如圖1所示。證明水平儀氣泡的實(shí)際變化,是根據(jù)導(dǎo)軌上移動(dòng)的部件長(zhǎng)度來決定的。所以,檢查機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差值,按照導(dǎo)軌的移動(dòng)部件長(zhǎng)度來計(jì)算,測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌時(shí)移動(dòng)距離短,誤差精度準(zhǔn)確,形狀清楚。在使用水平儀測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意重要的幾個(gè)方面:部件的移動(dòng)方向、水平儀氣泡的運(yùn)動(dòng)方向、氣泡變化的最大格數(shù)和在導(dǎo)軌上移動(dòng)的部件(墊鐵長(zhǎng)度。調(diào)整導(dǎo)軌直線度誤差值時(shí),應(yīng)使用比較短的墊鐵,測(cè)量的數(shù)值比較準(zhǔn)確。使用的墊鐵長(zhǎng)度不同,測(cè)得的數(shù)值和形狀也不一樣。上例證明的公式用來計(jì)算機(jī)床導(dǎo)軌

11、工作長(zhǎng)度的直線度誤差值,就是指機(jī)床導(dǎo)軌全部長(zhǎng)度減去墊鐵長(zhǎng)度(工作臺(tái)長(zhǎng)度后那段導(dǎo)軌的直線度誤差。檢查機(jī)床導(dǎo)軌直線度誤差值時(shí),應(yīng)注意技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的導(dǎo)軌工作長(zhǎng)度和導(dǎo)軌全部長(zhǎng)度。如測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌全部長(zhǎng)度的直線度誤差值，則采用下例 公式進(jìn)行計(jì)算: 導(dǎo)軌全長(zhǎng)直線度誤差值= 該公式是在上例公式的基礎(chǔ)上， 加上了墊鐵(工作臺(tái)下面的那段導(dǎo)軌 的直線度誤差值。 在機(jī)械制造行業(yè)和實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一般不采用這種計(jì) 算方法。 三、角度作圖法 角度作圖法是根據(jù)水平儀氣泡變化的規(guī)律來進(jìn)行角度值的畫法。 縱坐 標(biāo)表示水平儀氣泡的運(yùn)動(dòng)方向。 水平儀的移動(dòng)方向與該氣泡的運(yùn)動(dòng)方 向相反，表示導(dǎo)軌呈凸，縱坐標(biāo)箭頭向上;水平儀的移動(dòng)方向與該氣

12、 泡的運(yùn)動(dòng)方向相同，表示導(dǎo)軌呈凹，縱坐標(biāo)箭頭向下。橫坐標(biāo)表示水 平儀的移動(dòng)方向和導(dǎo)軌的長(zhǎng)度，每段代表移動(dòng)距離。例圖:1 證明水 平儀氣泡每運(yùn)動(dòng) 1 格，其傾斜角等于 4 秒。為了直觀清楚，以導(dǎo)軌的 另一頭為中心，導(dǎo)軌長(zhǎng)度為半徑，畫出弧線，在弧線上分成相等的段 數(shù)，連接中心 0 點(diǎn)，每段的度數(shù)表示 4 秒和水平儀氣泡的 1 格。根據(jù) 導(dǎo)軌的凹凸，確定角度的方向，然后畫出每次水平儀移動(dòng)后測(cè)量到的 格數(shù)，連接每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，得出導(dǎo)軌的形狀。例圖:3 所示，橫坐標(biāo)與 導(dǎo)軌弧線之間最大的距離就是該導(dǎo)軌的直線度誤差。 因每段測(cè)量時(shí)水 平儀的移動(dòng)距離和該氣泡的運(yùn)動(dòng)格數(shù)有誤差，最后計(jì)算時(shí)，采用水平 儀氣泡運(yùn)動(dòng)的格

13、數(shù)和，在機(jī)床導(dǎo)軌的形狀凹凸不平的情況下，則采用 角度作圖法中的實(shí)際最大格數(shù)。如果水平儀從另一個(gè)方向進(jìn)行移動(dòng)， 就將圖:3 按左右方向轉(zhuǎn) 180，該導(dǎo)軌的形狀在圖中沒有變化，在實(shí)際 工作過程中可以簡(jiǎn)單的作圖，將角度分成相等的等分，表示水平儀的 格數(shù)，角度作圖法能使工作人員直觀準(zhǔn)確地看到機(jī)床導(dǎo)軌的形狀，便 以技術(shù)精度的保留和存檔。 四、例題 1.某一龍門铇床 B2012A 的導(dǎo)軌全長(zhǎng) 8 米，工作臺(tái)的長(zhǎng)度 4 米，用 200×200 的框式水平儀，精度為 0.02/1000，來檢查該導(dǎo)軌的直線度 誤差值(精度要求的標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)軌工作長(zhǎng)度 0.04mm，按 500mm 將導(dǎo)軌 分成 8 段進(jìn)行

14、測(cè)量， 逐段檢查并讀數(shù)為:0， +0.5， +1.5， +2.5， +1， +2， +3,+3.5,+4,水平儀的氣泡運(yùn)動(dòng)方向和工作臺(tái)的移動(dòng)方向相反，證明 該導(dǎo)軌呈凸。按公式計(jì)算如下: 導(dǎo)軌直線度誤差值=4× ×0.02/1000×4000=0.16(mm，不合格 如果按照教材和書中的計(jì)算方法，采用移動(dòng)距離 500mm 作為計(jì)算尺 寸，那么該導(dǎo)軌的直線度誤差值是 0.04mm。在導(dǎo)軌直線度誤差值曲 線圖中，卻表示出一條傾斜的直線，假如該導(dǎo)軌的形狀是一條傾斜 的直線，那么水平儀的氣泡在導(dǎo)軌的任何位置上沒有變化。 2. 某一導(dǎo)軌磨床 M50100 進(jìn)行精度調(diào)整，該導(dǎo)軌

15、長(zhǎng) 5 米，工作臺(tái)長(zhǎng)度 1.6 米，使用 200×200 的框式水平儀，精度為 0.02/1000，進(jìn)行測(cè)量 調(diào)整后的導(dǎo)軌直線度誤差值(精度的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)床導(dǎo)軌全部長(zhǎng) 度 0.02mm，只許凸，按照約 500mm 將導(dǎo)軌分為 7 段進(jìn)行測(cè)量，逐段 測(cè)量讀數(shù)為:0，-0.5，-1，-1.5，-2，-2.5，-3,-3.5,水平儀的氣泡 運(yùn)動(dòng)方向與工作臺(tái)的移動(dòng)方向相同，證明該導(dǎo)軌呈凹。按公式計(jì)算如 下: 導(dǎo)軌全長(zhǎng)直線度誤差值= 0.082(mm，不合格 經(jīng)過測(cè)量后該導(dǎo)軌直線度誤差值約 0.082mm，超過了技術(shù)要求的精度 標(biāo)準(zhǔn)。如果按照教材和書中的計(jì)算方法，以移動(dòng)距離為計(jì)算尺寸，則 該導(dǎo)軌的直線度誤差值應(yīng)是 0.035mm。 在導(dǎo)軌直線度誤差值 曲線