直线度和平面度的测量.doc

直线度和平面度的测量一、 直线度的测量常用的测量方法有直尺法、准直法、重力法和直线法等；直尺法 常用直尺、平尺等以光隙法和指示表法等进行测量它以石英直尺、平尺的测量面作为已知平面与被测直线比较， 通过电学式 长度传感器 或测高仪或量表记录被测直线与基准的比较值来测量直线度光学自准直法 用自准直仪 测量将被测全长分成若干段 , 测出各段的倾斜角通过作图或计算求出直线度重力法 利用液体自动保持水平或重物自动保持铅直的重力现象测量直线度常用的量仪是 水平仪，也有利用液体的水平面作为测量面与被测面比较来测量直线度误差的直线法 利用钢丝和激光束等测量直线度此外，还可以利用 平晶、激光干涉仪 及其直线度测量附件测量直线度误差， 测量精确度很高 .1、自准直原理简介：自准直仪将一个刻线的图像以平行光束 （准直光） 的形式投射到反射镜上， 该反射镜将其光束反射回自准直仪 这就是自准直图像 如果反射镜与光轴垂直， 则光束将反射回其自身如果反射镜倾斜一个角度 ，则其反射光将以角度 2 反射回来根据反射光的倾斜程度，自准直图像会以更大或更小的角度发生位移通过测量自准直图像在 X 轴及 Y 轴上的位移可以测得反射镜的角度变化 。

2、准直仪的应用（1）使用前的准备自准直仪放置一定要稳固可靠、 位置合适， 跟被测物尽量在一直线上； 反射镜也应该尽量与被测直线垂直，反射面应保持清洁；选择合适的桥板，一般选择桥板的长度为 200mm；当被测直线太长时可以增大桥板长度；反射镜在近距离时， 先调整准直仪左右上下找到反射回来的分划板光斑； 然后将反射镜往远处缓慢移动， 分划板光斑肯定会左右上下移动， 调节准直仪， 尽量使光斑在中心当分划板图像模糊、淡化到将要看不清时，停止反射镜的移动，调节反射镜左右上下角度， 使光斑清晰后， 继续移动，直到到达被测直线最远端光斑清晰为止；（ 2）直线度的测量反射镜调整好后， 开始直线度的测量了 将反射镜移动到离准直仪最近端， 读得准直仪的读数，并记录；再移动反射镜桥板的长度后，停下再读数再记录，直到反射镜到达最远端为止； 例如记录数据为： 15′30″，15′36″，15′40″，15′27″， 15′24″ . 设第一个数据为 0 点，数据依次为： 0″， 6″， 10″， -3 ″， -6 ″；记录的数据是角度需转化为距离；H=tgɑ*Lɑ=1″ L= 桥板长度桥板长度就定为 200mm；H=tg(1/3600×π /180)*200=200 π /648000=0.001数据依次为： 0μm，6μm，10μm-，3μm，-6 μm若桥板长度为 400mm ；则ɑ=1″时 H=0.002 数据依次为： 0μm，12μm，20μm-，6μm，-12 μm 若桥板长度为 100mm；则ɑ=1″时 H=0.0005 数据依次为： 0μm，3μm，5μm-1，.5 μm，-3 μm即 H=桥板长度 /200* ɑ（ɑ单位为秒）（ 3）数据处理数据处理有 1）图解法 2）旋转法 3）列表计算法 4）解析法我公司现使用的是图解法，下面讲述图解法的详细运用以桥板 200 为例，数据为 0μm，6μm，10μm-，3μm，-6 μm；然后累加得：0μm，6μm，16μm13，μm，7μm以横坐标 X 表示测量间距， 纵坐标表示量值。

将测量间隔和相应测点的量值分别按一定比例标在座标纸上 然后把各测点用线段连成一条误差折线， 然后再作一条直线连接折线首尾，在 Y 方向上离直线最远的距离就是直线度误差值上面图形的折线就是直线的大致轮廓二、平面度的测量平面度公差用以限制平面的形状误差 其公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域并规定，理想形状的位置应符合最小条件，常见的平面度测量方法有用指示表测量、用水平仪测量平面度及用自准仪和反射镜测量平面度误差，用各种不同的方法测得的平面度测值， 应进行数据处理， 然后按一定的评定准则处理结果平面度误差的评定方法有；1. 最小包容区域法，由两平行平面包容实际被测要素时，实现至少四点或三点接触且具有下列形式之一者， 即为最小包容区域， 其平面度误差值最小 最小包容区域的判别方法有下列三种形式 1）两平行平面包容被测表面时，被测表面上有 3 个最低点（或 3 个最高点）及 1 个最高点（或 1 个最低点）分别与两包容平面接触，并且最高点（或最低点）能投影到 3 个最低点（或 3 个最高点）之间，则这两个平行平面符合最小包容区原则见图 1(a)所示 2）被测表面上有 2 个最高点和 2 个最低点分别与两个平行的包容面相接触，并且 2个最高点投影于 2 个低点连线之两侧。

则两个平行平面符合于平面度最小包容区原则 见图1(b)所示3)被测表面的同一截面内有 2 个最高点及 1 个低点（或相反）分别和两个平行的包容面相接触则该两平行平面符合于平面度最小包容区原则，如图 1(c)所示图 1 平面度误差的最小区域判别法三角形法是以通过被测表面上相距最远且不在一条直线上的 3 个点建立一个基准平面，各测点对此平面的偏差中最大值与最小值的绝对值之和为平面度误差 实测时，可以在被测表面上找到 3 个等高点， 并且调到零 在被测表面上按布点测量， 与三角形基准平面相距最远的最高和最低点间的距离为平面度误差值2. 对角线法是通过被测表面的一条对角线作另一条对角线的平行平面，该平面即为基准平面偏离此平面的最大值和最小值的绝对值之和为平面度误差检测 :工具：平板、带千分表的测量架等检测时， 将被测零件放在平板上， 带千分表的测量架放在平板上， 并使千分表测量头垂直地指向被测零件表面，压表并调整表盘，使指针指在零位然后，按（图 2）所示，将被测平板沿纵横方向均布画好网格，四周离边缘 10mm，其画线的交点为测量的 9 个点同时记录各点的读数值全部被测点的测量值取得后，按对角线法求出平面度误差值。

图 21. 数据处理 数据处理的方法有多种，有计算法、作图法等下面介绍用对角线法求取平面度误差值的方法a1 a2 a3b1 b2 b3c1 c2 c3图 3（ 1）令 图 3 中的 a1 — c1 为旋转轴，旋转量为 P 则有a1 a2 P a3 2Pb1 b2 P b3 2Pc1 c2 P C3 2P图 4（ 2）令图 4 中的 a1 — a3 2P 为旋转轴，旋转量为 Q 则有a1 a2 P a3 2Pb1 b2 P + Q b3 2P + Qc1 + 2Q c2 P + 2QC3 2P+2Q图 5（ 3）按对角线上两个值相等列出下列方程，求旋转量 P 和 Qa1 ＝ c3 ＋ 2P ＋ 2Qa3 2P ＝ c1 ＋ 2Q把求出的 P 和 Q 代入图 5 中按最大最小读数值之差来确定被测表面的平面度误差值2. 例题用千分表按图 2 所示的布线方式测得 9 点，其读数如图 6（ a）所示用对角线法确定平面度误差0－ 6－ 160－ 5.5－ 15－ 7＋ 3－ 7－ 9.5＋ 1－ 8.5－ 10＋ 12＋ 4－15＋7.50图 6( a ) 图 6（ b）0＝ 4＋ 2P＋2Q－ 16＋2P＝－ 10＋ 2Q解得： P＝0.5Q＝－ 2.5将各点的旋转量与图 6(a)中的对应点的值想加， 即得经坐标变换后的各点坐标值。

如图6(b)所示，由图 6(b)可见 a1 和 c3 等高 (0)； c1 和 a3 等高 (－ 15)，则平面度误差值为：f ＝＋ 7.5－（－ 15）＝ 22.5（ m ）用电子水平仪测平面度也是同样原理在平面上测横竖各 3 条数据，只是数据太多、太复杂，我们公司是将其输入雷尼绍的平面度检测软件进行计算。