摘 要：介紹利用數顯式電子水平儀(yi)對長導軌直線(xian)度進行(xing)測量的新(xin)方法，在實際(ji)工作(zuo)中提高(gao)工作(zuo)效(xiao)率和(he)測量精度(du)。
電子水平儀測量機床導軌直線度平行度垂直度的方法
引(yin)言
在(zai)(zai)(zai)生產加工(gong)中，機床導軌(gui)(gui)直(zhi)線度誤差直(zhi)接影響到零件(jian)的加工(gong)質量。導軌(gui)(gui)是(shi)機床上確(que)定機床各部件(jian)相(xiang)對位置關(guan)系的基準，同時(shi)也是(shi)整個(ge)機床運動的基準。以(yi)車床為例，導軌(gui)(gui)的精(jing)度要求主要有(you)以(yi)下(xia)三個(ge)方面(mian)：在(zai)(zai)(zai)水平(ping)面(mian)內(nei)的直(zhi)線度;在(zai)(zai)(zai)垂直(zhi)面(mian)內(nei)的直(zhi)線度;前后(hou)導軌(gui)(gui)的平(ping)行度。臥(wo)式車床導軌(gui)在水平面內(nei)的直線度誤差(cha)將直接反映在被加工工(gong)件(jian)(jian)表(biao)面加(jia)工(gong)誤差(cha)的(de)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)(法線方(fang)向(xiang)(xiang))上，對加(jia)工(gong)精(jing)度的(de)影響(xiang)大(da)。臥式車床導(dao)軌在垂(chui)直面內的(de)直線度誤差(cha)可(ke)引(yin)起被加(jia)工(gong)工(gong)件(jian)(jian)的(de)形狀誤差(cha)和尺寸(cun)誤差(cha)。通過電子水平儀測量機床導軌直線度平行度垂直度的方法，并進行正(zheng)確(que)的數據處理和(he)的導(dao)軌修(xiu)磨(mo)，可有(you)效(xiao)地提高機(ji)床的加工精(jing)度。
1 直(zhi)線度的(de)測(ce)量(liang)原(yuan)理(li)
直(zhi)線(xian)(xian)度的測量方(fang)法有很多，比如(ru)直(zhi)尺(chi)法、準直(zhi)法、重力法和直(zhi)線(xian)(xian)法等(deng)。但(dan)機床導(dao)軌(gui)一(yi)般(ban)較長，難以(yi)用平(ping)尺(chi)等(deng)作(zuo)為基準進行(xing)檢(jian)驗。通常對(dui)于大型工件直(zhi)線(xian)(xian)度、平(ping)面度的檢(jian)測經常用到方(fang)框(氣(qi)(qi)泡)水(shui)平(ping)儀和電(dian)子式(shi)水(shui)平(ping)儀。氣(qi)(qi)泡水(shui)平(ping)儀法操(cao)作(zuo)簡(jian)單、使用方(fang)便、成本較低。但(dan)是，一(yi)般(ban)氣(qi)(qi)泡水(shui)平(ping)儀的分(fen)度值為0.02mm/m，測量精度較(jiao)低，而且容易損壞，測量傾(qing)角范圍有限。同時，氣(qi)泡水平儀水準泡中(zhong)氣(qi)泡的長度隨(sui)溫度變化而變化，冬長夏(xia)短(duan)(duan)，一般冬夏(xia)長度相差3—4格。為了克服氣(qi)溫在短(duan)(duan)時間內的急(ji)劇波動對(dui)讀(du)數(shu)的影響，通常可(ke)以采取雙向(xiang)讀(du)數(shu)法(fa)，但這對(dui)快速讀(du)數(shu)和數(shu)據處理(li)造成了障礙。
電子(zi)式水平儀(yi)是用(yong)于高精度測量的測試儀器，如nc車床、銑床、切削加工(gong)機床等設(she)備的(de)床(chuang)面，其測試(shi)精度和靈敏度非常高。電(dian)子水(shui)平(ping)(ping)儀的(de)主要原理(li)(li)有(you)電(dian)感(gan)式(shi)和電(dian)容(rong)式(shi)等(deng)兩(liang)種。電(dian)感(gan)式(shi)電(dian)子水(shui)平(ping)(ping)儀的(de)原理(li)(li)是當(dang)水(shui)平(ping)(ping)儀的(de)基座因(yin)(yin)待測工件傾(qing)斜而傾(qing)斜時，其內部擺(bai)錘因(yin)(yin)移動所(suo)造(zao)成感(gan)應線(xian)圈的(de)電(dian)壓變(bian)化(hua)。電(dian)容(rong)式(shi)水(shui)平(ping)(ping)儀的(de)測量原理(li)(li)是采(cai)用一個圓(yuan)形擺(bai)錘自(zi)由懸(xuan)掛(gua)，擺(bai)錘受地(di)心重力的(de)影(ying)響(xiang)并要求懸(xuan)浮于無摩擦狀(zhuang)態。在擺(bai)錘的(de)兩(liang)邊(bian)設有(you)電(dian)極，當(dang)間(jian)隙(xi)(xi)相(xiang)同的(de)時侯電(dian)容(rong)量是相(xiang)等(deng)，當(dang)水(shui)平(ping)(ping)儀受到(dao)待測工件的(de)影(ying)響(xiang)造(zao)成兩(liang)邊(bian)間(jian)隙(xi)(xi)不同距離(li)改變(bian)即(ji)產生電(dian)容(rong)不同，形成了角度的(de)差異(yi)。
2 電子水平儀測量導軌直(zhi)線度的方法
為(wei)解(jie)決(jue)傳統方框(氣泡)水(shui)(shui)平儀(yi)在(zai)直線度(du)測量(liang)上的(de)不足，在(zai)實際的(de)生產中采(cai)用(yong)電(dian)子水(shui)(shui)平儀(yi)測量(liang)導(dao)軌直線度(du)誤差(cha)及數(shu)(shu)據處理。本文在(zai)進行導(dao)軌直線度(du)測量(liang)時(shi)采(cai)用(yong)瑞士Wyler公司生產的(de)高精度(du)數(shu)(shu)顯電(dian)子水(shui)(shui)平儀(yi)，該水(shui)(shui)平儀(yi)體(ti)積(ji)小巧(qiao)，操作(zuo)方便，讀數(shu)(shu)簡單(dan)快捷，且測量精度較高，分度值可達到0.001mm/m，特別適用于小角(jiao)度測量(liang)、平面度測量(liang)、垂(chui)直度測量(liang)，機床幾何誤(wu)差(cha)測量(liang)(liang)等(deng)。測量(liang)(liang)的讀(du)數(shu)(shu)可在電子顯(xian)示(shi)屏上直接(jie)讀(du)取，不存(cun)在測量(liang)(liang)讀(du)數(shu)(shu)誤(wu)差(cha)，并且還(huan)提供(gong)了(le)rs485通信(xin)接(jie)口(kou)，可與計算機直接(jie)進行數(shu)(shu)據通信(xin)完成對測量(liang)(liang)數(shu)(shu)據的自動采集和(he)處理。
利用(yong)(yong)數顯式電子水平儀逐檔(dang)測量導軌的直線度，步距l有(you)150mm， 180mm，200mm等。檔(dang)0-l，第二檔(dang)l-2l;并逐檔(dang)將讀數記錄(lu)下來(lai)。但(dan)取數后，進行(xing)計算或作(zuo)坐標圖時，各類專業書(shu)上所采用(yong)(yong)的方法(fa)(fa)差(cha)別較大，常用(yong)(yong)的為作(zuo)圖法(fa)(fa)和(he)計算法(fa)(fa)。
例：如(ru)圖1所示，用(yong)分度值0.001mm/m的電子水平(ping)儀(yi)測量(liang)1200毫米(mi)長導軌,各點(dian)讀數如表1所示,用(yong)圖解法(fa)求導(dao)軌直線度誤(wu)差。
得直線度(du)誤差值為：
式中 l---步距;
i---水平儀分度值;
h---maximum error。
作圖(tu)(tu)法的(de)優點是圖(tu)(tu)形(xing)直觀，不需(xu)要較大(da)的(de)計算量(liang)。但作圖(tu)(tu)必須，得到(dao)的(de)包(bao)容區域通常受作圖(tu)(tu)誤差影響。而(er)且每檢測(ce)一次，就必須重新作圖(tu)(tu)一次，效率較低。
3 數顯式電(dian)子水平儀讀數前(qian)注意(yi)要點
(1)進行零點設(she)計(ji)之前，要等待儀(yi)器和環境(jing)溫度、工件(jian)的溫度一致。并且儀(yi)器開(kai)機至少一分(fen)鐘以上;
(2)將水平儀(yi)放(fang)置在(zai)水平的平板(ban)上(shang)(如車間用檢(jian)測平板(ban));
(3)在平板(ban)上標記(ji)水平儀(yi)底座位置;
(4)將儀(yi)器(qi)的顯示值(zhi)設置為零;
(5)儀器(qi)在平板上旋轉180度，底(di)座位置保持(chi)不變，讀取儀器(qi)顯(xian)示(shi)值，記錄并得出其1/2結(jie)果值;
(6)將儀器的(de)顯示值調整到1/2結(jie)果值;
(7)然后，再次(ci)將儀器旋轉180度(du)，其顯示(shi)數值應(ying)該不變(bian)而(er)符(fu)號相反。如果不是(shi)，重復以上步驟(zou)。
4 結語
采用電子水(shui)平儀測量導(dao)軌直線度相比(bi)較(jiao)其(qi)它測量方法操作方便，讀數簡單快捷(jie)，且測(ce)量精度(du)較高(gao)，符合國家檢定規程要求的(de)(de)(de)誤(wu)差范圍，能(neng)近一步(bu)提高(gao)工作質(zhi)量和工作效率。同(tong)時，利用(yong)電子水平(ping)儀可(ke)與計(ji)(ji)算機直(zhi)接(jie)進行數(shu)據通信從而完成對測量數(shu)據的(de)(de)(de)自動采(cai)集和處理(li)，方便(bian)使用(yong)計(ji)(ji)算機利用(yong)計(ji)(ji)算機評(ping)(ping)定直(zhi)線(xian)度誤(wu)差，克(ke)服了(le)手(shou)工作圖評(ping)(ping)定直(zhi)線(xian)度誤(wu)差的(de)(de)(de)繁(fan)瑣、粗糙性以及計(ji)(ji)算法的(de)(de)(de)不可(ke)觀性，從而使得到(dao)的(de)(de)(de)直(zhi)線(xian)度誤(wu)差結果更迅速、準確。
電子水平儀測量機床導軌直線度平行度垂直度的方法，快速測量機床直線度、平行度、垂直度、平面度。
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