導(dǎo)軌直線度誤差測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)二 導(dǎo)軌直線度誤差測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解合像水平儀或自準(zhǔn)直儀的結(jié)構(gòu)并熟悉使用它測(cè)量直線度方法；2、掌握給定平面內(nèi)直線度誤差值的評(píng)定方法；3、掌握按兩端點(diǎn)連線和最小條件作圖求解直線度誤差值的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、了解實(shí)驗(yàn)使用的儀器的原理及使用方法；2、測(cè)量給定導(dǎo)軌的直線度；3、數(shù)據(jù)處理。三、實(shí)驗(yàn)步驟及要求：1、直線度誤差的評(píng)定直線度誤差是指實(shí)際被測(cè)直線對(duì)其理想直線的變動(dòng)量,理想直線的位置符合最小條件。最小條件是指實(shí)際被測(cè)直線對(duì)其理想直線(評(píng)定基準(zhǔn))的最大變動(dòng)量為最小。測(cè)量數(shù)據(jù)可以用指示表測(cè)量實(shí)際被測(cè)直線上均勻布置的各測(cè)點(diǎn)相對(duì)平板(測(cè)量基準(zhǔn))的高度來(lái)獲得,也可以用水平儀或自準(zhǔn)直儀對(duì)實(shí)際被

2、測(cè)直線均勻布點(diǎn)測(cè)量,測(cè)量?jī)上噜彍y(cè)點(diǎn)之間的高度差來(lái)獲得。然后，按照最小條件或以首、尾兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的連線(兩端點(diǎn)連線)評(píng)定基準(zhǔn)，由獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)用作圖或計(jì)算的方法求解直線度誤差值。2、用合像水平儀測(cè)量直線度誤差(1)量?jī)x說(shuō)明和測(cè)量原理合像水平儀是一種精密測(cè)角儀器,用自然水平面為測(cè)量基準(zhǔn)。合像水平儀的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1，它的水準(zhǔn)器8是一個(gè)密封的玻璃管，管內(nèi)注入精鎦乙醚，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內(nèi)壁在長(zhǎng)度方向具有一定的曲率半徑。氣泡在管中停住時(shí),氣泡的位置必然垂直于重力方向。就是說(shuō)，當(dāng)水平儀傾斜時(shí)，氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個(gè)原理，將水平儀放在橋板上使用，便能測(cè)出實(shí)際被測(cè)直線上相距

3、一個(gè)橋板跨距的兩點(diǎn)間高度差，如圖 2所示。在水準(zhǔn)器玻璃管管長(zhǎng)的中部，從氣泡的邊緣開(kāi)始向兩端對(duì)稱地按弧度值(mm/m)刻有若干條等距刻線。水平儀的分度值i用角秒和mm/m表示。合像水平儀的分度值為2，該角度相當(dāng)于在1m長(zhǎng)度上，對(duì)邊高0.01mm的角度，這時(shí)分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。1底板；2杠桿；3支承；4殼體；5支承架；6放大鏡；7棱鏡；8水準(zhǔn)器；9微分筒；10測(cè)微螺桿；11放大鏡；12刻線尺圖 1 合像水平儀I橋板；水平儀；實(shí)際被測(cè)直線；L橋板跨距；0,1,2,n測(cè)點(diǎn)序號(hào)圖 2 用水平儀測(cè)量直線度誤差時(shí)的示意圖 參看圖 1和圖 3，測(cè)量時(shí)，合像水平儀水準(zhǔn)器8中的氣泡

4、兩端經(jīng)棱鏡7反射的兩半像從放大鏡6觀察。當(dāng)橋板兩端相對(duì)于自然水平面無(wú)高度差時(shí)，水準(zhǔn)器8處于水平位置。則氣泡在水準(zhǔn)器8的中央，位于棱鏡7兩邊的對(duì)稱位置上，因此從放大鏡6看到的兩半像相合(如圖 3(a)所示)。如果橋板兩端相對(duì)于自然水平面有高度差,則水平儀傾斜一個(gè)角度,因此，氣泡不在水準(zhǔn)器8的中央，從放大鏡6看到的兩半像是錯(cuò)開(kāi)的(如圖 3(b)所示),產(chǎn)生偏移量。 (a)相合 (b)錯(cuò)開(kāi)圖 3 氣泡的兩半像為了確定氣泡偏移量A的數(shù)值，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺桿10使水準(zhǔn)器8傾斜一個(gè)角度，以使氣泡返回到棱鏡7兩邊的對(duì)稱位置上。從放大鏡中觀察到氣泡的兩半像恢復(fù)成圖 3(a)所示相合的兩半像。偏移量A先從放大鏡11由

5、刻線尺12讀數(shù)，它反映測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的整圈數(shù)；再?gòu)臏y(cè)微螺桿手輪9(微分筒)的分度盤讀數(shù)(該盤每格為刻線尺一格的百分之一)；它是螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)不足一圈的細(xì)分讀數(shù)。讀數(shù)取值的正負(fù)由測(cè)微螺桿手輪9指明。測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的格數(shù)、橋板跨距L(mm)與橋板兩端相對(duì)于自然水平面的高度差h之間的關(guān)系為： (2)實(shí)驗(yàn)步驟1) 測(cè)量時(shí)，水平儀放置在實(shí)際被測(cè)直線的兩端，把實(shí)際被測(cè)直線調(diào)整到大致水平，使水平儀在兩端的示值不要相差太大。然后在實(shí)際被測(cè)直線旁標(biāo)出均勻布置的各測(cè)點(diǎn)的位置。2)根據(jù)兩相鄰測(cè)點(diǎn)間的距離選擇跨距適當(dāng)?shù)臉虬濉⑺絻x安放在橋板上，然后沿著實(shí)際被測(cè)直線把橋板放在該實(shí)際被測(cè)直線的一端，記下水平儀第一個(gè)示

6、值1(格數(shù))。按各測(cè)點(diǎn)畫的位置依次逐段地移動(dòng)橋板，同時(shí)記錄各測(cè)點(diǎn)的示值i(格數(shù))。注意每次移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使橋板的支承在前后位置上首尾相接，而且水平儀不得相對(duì)于橋板產(chǎn)生位移。由始測(cè)點(diǎn)順測(cè)到終測(cè)點(diǎn)后，再由終測(cè)點(diǎn)返測(cè)到始測(cè)點(diǎn)。返測(cè)時(shí)，橋板切勿調(diào)頭。3)將在各個(gè)測(cè)量間隔記錄的兩次示值的平均值分別作為各個(gè)測(cè)量間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值。若某個(gè)測(cè)量間隔兩次示值的差異較大，則表明測(cè)量不正常，查明原因重測(cè)。(3)直線度誤差值的評(píng)定方法1)按最小條件評(píng)定 直線度誤差值應(yīng)該采用最小包容區(qū)域來(lái)評(píng)定。參看圖 4，由兩平行直線包容實(shí)際被測(cè)直線時(shí)，實(shí)際被測(cè)直線的測(cè)點(diǎn)中應(yīng)至少有三個(gè)測(cè)點(diǎn)分別與這兩條直線接觸(成高底一高三極

7、點(diǎn)或低一高一低三極點(diǎn)相間接觸)，則位于實(shí)際被測(cè)直線體外的那條包容直線的位置符合最小條件，它就是評(píng)定基準(zhǔn)。這兩條平行直線之間的區(qū)域稱為最小包容區(qū)域(簡(jiǎn)稱最小區(qū)域)。最小包容區(qū)域?qū)挾燃礊榉献钚l件的直線度誤差值fMZ。 (a)高低高三極點(diǎn) (b)低高低三極點(diǎn)高極點(diǎn)；低極點(diǎn)圖 4 直線度誤差最小包容區(qū)域判別準(zhǔn)則2)按兩端點(diǎn)連線評(píng)定 參看圖 5，以實(shí)際被測(cè)直線兩端點(diǎn)B和E的連線lBE作為評(píng)定基準(zhǔn)，取各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于該連線的偏離值hi中的最大偏離值hmax與最小偏離值hmin之差fBE作為直線度誤差值。測(cè)點(diǎn)在連線lBE上方的偏離值取正值，測(cè)點(diǎn)在連線lBE下方的偏離值取負(fù)值。即 按最小條件評(píng)定的誤差值小于或

8、等于按兩端點(diǎn)連線評(píng)定的誤差值，因此前者可以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。(4)數(shù)據(jù)處理1)按兩端點(diǎn)連線法圖解直線度誤差 參看圖 6，在坐標(biāo)紙上用橫坐標(biāo)軸x表示測(cè)量間隔(各測(cè)點(diǎn)的序號(hào))，用縱坐標(biāo)軸y表示測(cè)量方向上的數(shù)值。將它們分別按縮小和放大的比例把各測(cè)點(diǎn)標(biāo)在坐標(biāo)紙上，然后把各測(cè)點(diǎn)連成一條誤差折線，該折線可以表示實(shí)際被測(cè)直線。在誤差折線上，連接其兩個(gè)端點(diǎn)B、E，得到兩端點(diǎn)連線lBE。從誤差折線上找出各測(cè)點(diǎn)中相對(duì)于兩端點(diǎn)連線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。從坐標(biāo)紙上分別量取這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)至兩端點(diǎn)連線的y坐標(biāo)距離，它們的代數(shù)差即為直線度誤差值fBE。圖 5 以兩端點(diǎn)連線作為評(píng)定基準(zhǔn)圖 6 圖解直線度誤差值2)按最小條件圖解

9、直線度誤差值 參看圖 6，從誤差折線上確定低高低（或高低高）相間的三個(gè)極點(diǎn)。過(guò)兩個(gè)低極點(diǎn)（或兩個(gè)高極點(diǎn)）作一條直線，再過(guò)高極點(diǎn)（或低極點(diǎn)）作一條平行與上述直線的直線，包容這條誤差折線，從坐標(biāo)紙上量取這兩條平行線間的坐標(biāo)距離，它的數(shù)值即為直線度誤差值fMZ。3)圖解法處理數(shù)據(jù)示例 用分度值為0.01mm/m的合像水平儀測(cè)量工作長(zhǎng)度為1400mm的導(dǎo)軌的直線度誤差。所采用的橋板跨距為200mm，將導(dǎo)軌分成7段（8個(gè)測(cè)點(diǎn)）進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表43第二行所列的示值。表43 直線度誤差測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)序號(hào)i01234567示值i(格數(shù))01210111示值累積值01344323參看圖 6，按表43所列各測(cè)點(diǎn)的示值累積值，在坐標(biāo)紙上畫出誤差折線。作通過(guò)誤差折線首、尾兩點(diǎn)的直線lBE。從該坐標(biāo)紙上量得誤差折線相對(duì)于直線lBE的最大偏離值hmax=+2.7格，最小偏離值hmin=-0.6格。因此，按兩端點(diǎn)連線評(píng)定的直線度誤差值為fBE=0.01(2.7+0.6)200=6.6m從誤差折線上找出兩個(gè)低極點(diǎn)(0，0)和(6，+2)及一個(gè)高極點(diǎn)(3，+4)。作通過(guò)兩個(gè)低極點(diǎn)的