实验2-1直线度误差的测量一、实验目的1．通过测量加深理解直线度误差的含义2．掌握直线度误差的测量及数据处理二、实验内容用水平仪按节距法测量导轨在给定平面内的直线度误差三、计量器具及测量原理为了控制机床、仪器导轨或其他窄而长平面的直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测常用的计时器具有框式水平仪、合像水平仪、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的变化由于被测表面存在直线度误差，当计量器具置于不同的被测部位时，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，这个变化的微小角度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值由于合像水平仪准确度高、测量范围大、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，因此在检测工作中得到了广泛了应用 图2-1 合像水平仪测量直线度误差1、仪器结构：合像水平仪结构如图2-1（a）所示，主要由微动螺杆5、螺母8、度盘7、水准器2、棱镜1、放大镜3、杠杆4以及具有平面和V形工作面的底6等组成 主要技术指标：分度值： 0.01mm/m 最大测量范围： ±5mm/m工作面长度：165毫米示值误差：±1毫米／米范围内： ±0.01mm/m 2、工作原理：测量时将合像水平仪放于桥板上相对不动，再将桥板置于被测表面上。
若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，气泡边缘通过合像棱镜1所产生的影像 ，在放大镜3中观察将出现如图2-1b所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，致使气泡移动，其视场情况将如图2-1c所示此时可转动测微螺杆5，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组1的中间位置，则图2-1c中两影像的错移量△消失而恢复成一个光滑的半圆头（图2-1b）测微螺杆移动量将导致水准器的转角α与被测表面相邻两点的高低差h（微米）有确切的关系，即 h=i•L•α式中i—合像水平仪的分度值 （0.01mm/m）L—桥板节距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αi值，后面将用实例来阐述直线度误差的评定方法四、实验步骤1、量出零件被测表面总长，将总长分为若干等分段，确定每一段的长度（节距）L，并按L调整可调桥板两圆柱的中心距 2、将合像水平仪放于桥板上，然后将桥板从首点依次放在各节距的位置上进行测量每放一个节距后，要旋转微分筒9合像，使放大镜中出现如图2-1b所示的情况，此时即可进行读数先在放大镜11处读数，它反映的是螺杆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；到终点后，自终点再进行一次回测，回测时桥板不能调头，同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据。
如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应查明原因并加以消除后重测 测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接），测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置3、把测得的值依次填入实验报告中，并用作图法按最小条件进行数据处理，求出被测表面的直线度误差五、数据处理1、为了作图方便，将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差2、根据各测点的相对差，在坐标纸上描点作图时不要漏掉首点（零点），且后一点的坐标位置是在前一点坐标位置的基础上累加用直线依次连接各点，得出误差折线3、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（或最低）点相切，在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值(角度格值)4、将差值按下式折算成线性值，并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级 △f =i•L•△a式中：i—合像水平仪的分度值 L—桥板跨距 △a一被测件的直线度误差值（格） 例：用合象水平仪测量一窄长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm，选用的桥板节距L＝200mm，测量直线度的记录数据见下表。
若被测面的直线度公差为5级，试用作图法评定该平面的直线度误差是否合格 解：数据处理的步骤如下： ⑴先将各点的顺测值与回测值取平均值⑵简化测量数据：将各测点的平均值同减一个数得相对差（见表2-1）表2-1测量数据表测 量 数 据 测点序号i012345仪器 读数 ai顺测 — 273278285283270回测 — 275280287285272平均 — 274279286284271相对差△ai00+5+12+10-3坐标值yi00+5+17+27+24⑶将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如图2-2）⑷求最小包容区：先过0点和第4点作一直线，再过第2点作一平行线则两条平行线在纵坐标上的截距7格，即为该被测件的直线度误差值（格值） ⑸求直线度误差的线值： △f=0.01×200×9.6=19.2 (μm)⑹按GB1184－1996，直线度5级公差值为25μm其测量出的误差值小于公差值，所以被测零件直线度误差合格图2-2被测件直线度误差折线图。