1、3.7 用水平儀測直線度誤差用水平儀測直線度誤差3.7.1 框式水平儀的結(jié)構(gòu)框式水平儀的結(jié)構(gòu)框式水平儀的主體框式水平儀的主體2是用鑄鐵制成的框架式結(jié)構(gòu)，四是用鑄鐵制成的框架式結(jié)構(gòu)，四個外面都是工作面，并且相互垂直構(gòu)成四個直角，個外面都是工作面，并且相互垂直構(gòu)成四個直角，在基座在基座(底底)工作面和一個側(cè)工作面上各開出一條工作面和一個側(cè)工作面上各開出一條V形形槽，即構(gòu)成槽，即構(gòu)成V形測量面。形測量面。 1-隔熱護板；隔熱護板；2-主體主體(基座基座)；3-橫向水準器橫向水準器(副水準器副水準器)；4-縱縱向水準器向水準器(主水準器主水準器)；5-蓋板；蓋板；6-“0”位調(diào)整窗口。位調(diào)整窗口。3.

2、7.2 框式水平儀的工作原理框式水平儀的工作原理 水平儀的水準器是一個水平儀的水準器是一個封閉的無色、透明弧形玻璃管封閉的無色、透明弧形玻璃管，內(nèi)部裝，內(nèi)部裝有酒精或乙醚或其他流動性和揮發(fā)性好的液體，但管內(nèi)的液體有酒精或乙醚或其他流動性和揮發(fā)性好的液體，但管內(nèi)的液體沒有裝滿，管內(nèi)留有一部分空間，沒有裝滿，管內(nèi)留有一部分空間，管內(nèi)的氣體呈氣泡形狀管內(nèi)的氣體呈氣泡形狀。由于重力的作用，氣泡永遠停留在玻璃管內(nèi)的最高處。當水平由于重力的作用，氣泡永遠停留在玻璃管內(nèi)的最高處。當水平儀的基座工作面放儀的基座工作面放在絕對的水平面位置時，氣泡停留在玻璃管在絕對的水平面位置時，氣泡停留在玻璃管內(nèi)的中央位置內(nèi)的

3、中央位置，如下圖所示。當水平儀的基座工作面放在，如下圖所示。當水平儀的基座工作面放在不是不是絕對的水平面位置時，氣泡就偏移玻璃管的中央位置絕對的水平面位置時，氣泡就偏移玻璃管的中央位置而移動，而移動，停留在玻璃管內(nèi)的最高位置，如圖停留在玻璃管內(nèi)的最高位置，如圖 (b)所示。因此，可以根據(jù)所示。因此，可以根據(jù)氣泡移動的距離大小，從玻璃管外壁上的刻度讀出水平儀基座氣泡移動的距離大小，從玻璃管外壁上的刻度讀出水平儀基座工作面相對于水平面的傾角大小，或基座工作面兩端高低的差工作面相對于水平面的傾角大小，或基座工作面兩端高低的差值。值。3.7.3 框式水平儀的分度值框式水平儀的分度值指水平儀氣泡移動一個

4、分度，工作面所需要傾斜的角度，分度指水平儀氣泡移動一個分度，工作面所需要傾斜的角度，分度值單位以值單位以mmm表示。也可以理解為在表示。也可以理解為在1m長度上所產(chǎn)生的高長度上所產(chǎn)生的高度差。度差。 (mmm)式中式中i為水平儀的分度值為水平儀的分度值(mmm)，L為底邊為底邊(m)，取，取Llm；h為傾斜高為傾斜高(mm)。按分度值不同，水平儀分為三組：按分度值不同，水平儀分為三組：組別 主水準泡分度值（mmm）副水準泡分度值（mmm）I0.020.51.5II0.030.050.51.5III0.060.150.51.5Lhi 3.7.4 測量方法與步驟測量方法與步驟（1）選擇合適的水平儀

5、）選擇合適的水平儀 要根據(jù)被測量面的直線度、平面度和平行度等參數(shù)的公要根據(jù)被測量面的直線度、平面度和平行度等參數(shù)的公差要求選擇水平儀。設被測量面的直線度等參數(shù)的公差為差要求選擇水平儀。設被測量面的直線度等參數(shù)的公差為t，所用水平儀的分度值為所用水平儀的分度值為i，則可根據(jù)下述原則選取水平儀：，則可根據(jù)下述原則選取水平儀： 低精度表面低精度表面(9級級12級級)，取，取i(1/101/5)t； 中等精度表面中等精度表面(5級級8級級)，取，取i(1/51/3)t； 高精度表面高精度表面(1級級4級級)，取，取i(1/31/2)t。(2)檢查水平儀檢查水平儀 首先檢查水平儀是否在首先檢查水平儀是否

6、在檢定周期檢定周期內(nèi)。其次檢查其內(nèi)。其次檢查其外觀質(zhì)外觀質(zhì)量量。要求水平儀工作面上不應有砂眼、氣孔、裂紋、劃傷、。要求水平儀工作面上不應有砂眼、氣孔、裂紋、劃傷、碰痕、銹蝕等缺陷；水準氣泡清潔、透明，刻線清晰、均勻、碰痕、銹蝕等缺陷；水準氣泡清潔、透明，刻線清晰、均勻、無脫色現(xiàn)象；氣泡移動平穩(wěn)，無目力可見的跳動和停滯現(xiàn)象。無脫色現(xiàn)象；氣泡移動平穩(wěn)，無目力可見的跳動和停滯現(xiàn)象。經(jīng)過這些檢查均合格才能使用。經(jīng)過這些檢查均合格才能使用。（3）熟悉讀數(shù)方法）熟悉讀數(shù)方法讀數(shù)值正負的確定讀數(shù)值正負的確定：一般是根據(jù)主水準氣泡的移動方向和水平：一般是根據(jù)主水準氣泡的移動方向和水平儀的移動方向來確定水平儀讀

7、數(shù)值的正負的，原則是，若氣泡儀的移動方向來確定水平儀讀數(shù)值的正負的，原則是，若氣泡的移動方向與水平儀的移動方向一致，如圖的移動方向與水平儀的移動方向一致，如圖 (a)所示，則讀數(shù)所示，則讀數(shù)值為正值為正(+)，表示被測量范圍向上傾斜；反之，若兩者的移動方，表示被測量范圍向上傾斜；反之，若兩者的移動方向相反，如圖向相反，如圖 (b)所示所示)，則讀數(shù)值為負，則讀數(shù)值為負(-)，表示被測量范圍向，表示被測量范圍向下傾斜。下傾斜。 讀數(shù)方法的選擇：讀數(shù)方法的選擇：數(shù)格法和平均值法數(shù)格法和平均值法 數(shù)格法數(shù)格法以基準線為準，數(shù)主水準氣泡任一端以基準線為準，數(shù)主水準氣泡任一端(一直以此端一直以此端)離開

8、基準線的格數(shù)作為水平儀的讀數(shù)值。離開基準線的格數(shù)作為水平儀的讀數(shù)值。此方法簡便，一般測量都喜歡用這種讀數(shù)方法。此方法簡便，一般測量都喜歡用這種讀數(shù)方法。 如上圖所示：氣泡右端向右偏離右邊零線如上圖所示：氣泡右端向右偏離右邊零線2格，格，所以讀數(shù)為所以讀數(shù)為+2格格平均值法平均值法取主水準氣泡兩端向同一個方向離取主水準氣泡兩端向同一個方向離開基準線格數(shù)之和的算術(shù)平均值，作為水平儀的開基準線格數(shù)之和的算術(shù)平均值，作為水平儀的讀數(shù)。此方法可消除由于溫度差對讀數(shù)結(jié)果的影讀數(shù)。此方法可消除由于溫度差對讀數(shù)結(jié)果的影響。在做長時間的測量時，如果溫度前后變化較響。在做長時間的測量時，如果溫度前后變化較大，應該

9、用平均值法。大，應該用平均值法。 讀數(shù)中應注意：讀數(shù)中應注意：應從水平儀的上面與氣泡垂直的方應從水平儀的上面與氣泡垂直的方向觀察氣泡的位置，向觀察氣泡的位置，這樣可以減少視差。讀數(shù)時，這樣可以減少視差。讀數(shù)時，還要避免人從口中和鼻孔中呼出的熱氣傳到弧形玻還要避免人從口中和鼻孔中呼出的熱氣傳到弧形玻璃管上。因為氣泡對溫度反應很敏感。璃管上。因為氣泡對溫度反應很敏感。如左圖所示，氣泡右端向如左圖所示，氣泡右端向右偏離零線右偏離零線3格，氣泡左端格，氣泡左端也向右偏離也向右偏離2格，所以讀數(shù)格，所以讀數(shù)為為+（3+2）2=+2.5格格圖解法求直線度誤差示例圖解法求直線度誤差示例 步驟步驟1 1：在坐

10、標紙上建立坐標系，以橫坐標：在坐標紙上建立坐標系，以橫坐標x x軸代表各測點軸代表各測點的被測長度，縱坐標的被測長度，縱坐標y y軸代表各測點的累積值。選擇合適的放軸代表各測點的累積值。選擇合適的放大比例，使圖上被測線起點和終點的連線與大比例，使圖上被測線起點和終點的連線與x x軸夾角不大于軸夾角不大于3535，以保證作圖的評定精度。，以保證作圖的評定精度。 步驟步驟2 2：按讀數(shù)值在坐標紙上描點，各點的：按讀數(shù)值在坐標紙上描點，各點的x x坐標按照比例坐標按照比例和節(jié)距值確定，和節(jié)距值確定，y y坐標按照累加值確定。坐標按照累加值確定。y y坐標如下表。坐標如下表。序號01234567讀數(shù)值

11、（格）02-1320-12累積值（格）02146657步驟步驟3 3：作誤差折線圖，依次連接各坐標點得到誤差折線圖。：作誤差折線圖，依次連接各坐標點得到誤差折線圖。 步驟步驟4 4：評定直線度誤差值：評定直線度誤差值兩端點連線法兩端點連線法最小區(qū)域法最小區(qū)域法 步驟步驟5 5：最后將格數(shù)轉(zhuǎn)換成線值，得到直線度誤差值。：最后將格數(shù)轉(zhuǎn)換成線值，得到直線度誤差值。 框式水平儀的零位偏差要求和調(diào)零位的方法框式水平儀的零位偏差要求和調(diào)零位的方法 在精度比較高的平臺上，水平儀的第一次讀數(shù)在精度比較高的平臺上，水平儀的第一次讀數(shù)（a）與將水平儀調(diào)轉(zhuǎn)）與將水平儀調(diào)轉(zhuǎn)180后，仍準確地放在第一后，仍準確地放在第

12、一次位置上的第二次讀數(shù)（次位置上的第二次讀數(shù)（b）之差，如果為零（即）之差，如果為零（即a=b）則說明水平儀的零位正確；如果不相等，則兩）則說明水平儀的零位正確；如果不相等，則兩次讀數(shù)之差的二分之一稱為零位偏差。對于框式水平次讀數(shù)之差的二分之一稱為零位偏差。對于框式水平儀，要求氣泡的零位偏差不超過儀，要求氣泡的零位偏差不超過0.5格，否則需調(diào)整。格，否則需調(diào)整。 調(diào)整的方法是：轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)器，使氣泡移動（調(diào)整的方法是：轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)器，使氣泡移動（a-b）/2格，這樣反復進行，直到調(diào)整到所要求的范圍之內(nèi)。格，這樣反復進行，直到調(diào)整到所要求的范圍之內(nèi)。合像水平儀簡介合像水平儀簡介底座毫米/每米刻度尺殼體微

13、分刻度盤測微螺桿旋鈕合像水平儀的使用合像水平儀的使用使用時，把合像水平儀放在被測表面上，然后轉(zhuǎn)動測微螺桿，通過杠桿機構(gòu)，將水準器調(diào)至自然水平位置。在轉(zhuǎn)動測微螺桿的同時，應從目鏡中注意觀察氣泡移動的情況，當氣泡處于圖中a）或b)的位置時，說明水準器是傾斜的，應繼續(xù)轉(zhuǎn)動測微螺桿，直到氣泡像完全重合，如圖c）所示。這時表明水準器已經(jīng)處于自然水平位置，就可以從毫米/每米刻度尺和未分刻度盤上讀數(shù)了。合像水平儀的特點合像水平儀的特點1.精度較高，分度值為0.01mm/m。2.測量范圍大，一般為5mm/m，最大的可達到10mm/m電子水平儀簡介 具有一個基座測量面，以電容擺的平衡原理測量具有一個基座測量面，

14、以電容擺的平衡原理測量被側(cè)面相對水平面微小傾角的測量器具。其中，被側(cè)面相對水平面微小傾角的測量器具。其中，以指針式指示裝置指示測量值的儀器稱為指針式以指針式指示裝置指示測量值的儀器稱為指針式電子水平儀，以數(shù)顯式指示裝置指示測量值的儀電子水平儀，以數(shù)顯式指示裝置指示測量值的儀器稱為數(shù)顯式電子水平儀。器稱為數(shù)顯式電子水平儀。 電子水平儀零位的調(diào)整 一、相對零位的調(diào)整相對水平零位：基準零位于自然水平面不一致。相對水平零位：基準零位于自然水平面不一致。因為測量直線度和平面度無須把基準零位調(diào)至絕因為測量直線度和平面度無須把基準零位調(diào)至絕對水平零位，所以相對水平零位的使用給實際工對水平零位，所以相對水平零

15、位的使用給實際工作中帶來了極大的方便。作中帶來了極大的方便。調(diào)整方法調(diào)整方法直接設置直接設置 絕對零位的調(diào)整先將水平儀放置在平臺上，在左圖將水平儀調(diào)成相先將水平儀放置在平臺上，在左圖將水平儀調(diào)成相對零位（即置零），然后按圖片對零位（即置零），然后按圖片2操作操作,旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180度度,使其仍置于原位使其仍置于原位,記下顯示數(shù)值記下顯示數(shù)值a2 ，按水平儀上下，按水平儀上下箭頭鍵調(diào)整示值為箭頭鍵調(diào)整示值為a22，此時水平儀的零位既是，此時水平儀的零位既是絕對水平零位絕對水平零位(自然水平零位自然水平零位)。 【例】【例】 第一步操作測量顯示第一步操作測量顯示值值 a1 = 0,水平儀原地調(diào)轉(zhuǎn)水平儀

16、原地調(diào)轉(zhuǎn)180后測得后測得 a2 = 100 a2 2 = 1002 = 50 按水平儀按水平儀上下箭頭鍵調(diào)整示值為上下箭頭鍵調(diào)整示值為50。此時水平儀的零位既是絕對水此時水平儀的零位既是絕對水平零位平零位(自然水平零位自然水平零位)。水平。水平儀原地調(diào)轉(zhuǎn)儀原地調(diào)轉(zhuǎn)180后測得后測得 a1 = -50 電子水平儀的特點1.精度高：精度高：0.001mm/m2.零位調(diào)節(jié)方便、精確零位調(diào)節(jié)方便、精確3.讀數(shù)方便、迅速讀數(shù)方便、迅速4.數(shù)據(jù)可以直接輸入計算機，便于后期處理數(shù)據(jù)可以直接輸入計算機，便于后期處理2)間隙法檢測直線度誤差 間隙法檢測直線度誤差是指用刀口形直尺、間隙法檢測直線度誤差是指用刀口

17、形直尺、平尺、平晶、精密短導軌等模擬理想直線，平尺、平晶、精密短導軌等模擬理想直線，與被測實際直線比較，根據(jù)間隙大小來確與被測實際直線比較，根據(jù)間隙大小來確定直線度誤差的方法。定直線度誤差的方法。刀口形直尺是用光隙法測量工件直線度誤差和平面度誤差的計量器具，其測量面呈刃口狀，分為刀口尺、三棱尺、四棱尺。 當光隙較小時，也可根據(jù)透光的顏色直接估計光隙當光隙較小時，也可根據(jù)透光的顏色直接估計光隙的大小。一般光隙在的大小。一般光隙在0.50.8m時呈藍色；在時呈藍色；在1.251.75m時呈紅色；光隙呈白色時其大小已超時呈紅色；光隙呈白色時其大小已超過過22.5m。上述光隙法是一種簡易的測量方法，被

18、測長度一般上述光隙法是一種簡易的測量方法，被測長度一般小于小于300mm，尺寸再大一些的刀口形直尺制造困難，尺寸再大一些的刀口形直尺制造困難，且測量精度也不高。光隙法測量直線度誤差需要較且測量精度也不高。光隙法測量直線度誤差需要較高的操作技巧，測量精度的高低與操作人員的經(jīng)驗高的操作技巧，測量精度的高低與操作人員的經(jīng)驗密切相關(guān)。密切相關(guān)。用平尺、塞尺檢測直線度誤差 檢測時先將零件放在平臺上，將平尺與被測直線接觸，并檢測時先將零件放在平臺上，將平尺與被測直線接觸，并使兩者之間的最大間隙為最小，此時的最大間隙即為該被使兩者之間的最大間隙為最小，此時的最大間隙即為該被測素線的直線度誤差值。具體誤差值的

19、大小可用塞尺測量，測素線的直線度誤差值。具體誤差值的大小可用塞尺測量，也可估計光隙。按上述方法均勻分布測量若干條素線，取也可估計光隙。按上述方法均勻分布測量若干條素線，取其中最大的誤差值作為被測零件的直線度誤差值。其中最大的誤差值作為被測零件的直線度誤差值。 塞尺是具有確定厚度的單片或成組的薄片，是用于檢驗間塞尺是具有確定厚度的單片或成組的薄片，是用于檢驗間隙的計量器具，尺片的厚度在隙的計量器具，尺片的厚度在0.021mm，一把塞尺有若，一把塞尺有若干厚度各不相同的尺片組裝在一起，塞尺又稱為厚薄規(guī)。干厚度各不相同的尺片組裝在一起，塞尺又稱為厚薄規(guī)。 在使用時應目測間隙的大小，選擇不同厚度的尺片在使用時應目測間隙的大小，選擇不同厚度的尺片組，反復試塞，直到能恰好塞進去為止。用塞尺測組，反復試塞，直到能恰好塞進去為止。用塞尺測量是憑手感判斷所