直线度误差的评定方法探讨

　　用小角度测量仪器如自准直仪、合象水平仪、普通水平仪等采用节距法测量直线度误差,测量距离较长,测量精度较高,是常用的较好方法,如图1所示,准直仪置于被测表面以外的稳固基座上或置于被测件的一端,在被测表面上安置一个放反光镜的桥板(跨距为l),沿着被测表面分段移动桥板(要使桥板的支承首尾相接),记下每个位置的仪器读数,求得每段内对水平线的误差值(即以水平线为测量基准),然后按最小条件用作图法或计算法找到评定基准(理想直线的位置),求得直线度误差值Δ。图1所示的方法是用包客线作图法,作两平行直线夹住图形(近似轮廓线),取距离为最小的一对平行直线的座标值$作为被测线的直线度误差。

　　1 用作图法评定直线度误差的分析

　　1.1 步骤和方法

　　现以一具体例子举例说明如下:假设测量长度为1800mm的平面导轨的直线度误差,采用刻度值C为0.02/1000的框式水平仪进行测量,每段长度(跨距)l=300mm,测得6点的数据列于表1。

　　表中第一行是水平仪从起点开始,依次以前一点为基准测得的气泡相对格数,换算为线性值每一格应为跨距乘测度值,即Δl=l.C=300x0.02/1000=0.006(mm),各点线性值的相对误差如表中第2行所列。

　　第3行是各测量点对于起点(零点,或水平线)的绝对误差(将相对误差累积而得)。

　　根据测量结果,在座标纸上用横座标代表导轨长度,纵座标代表累积误差,按适当比例画出被测表面的近似轮廓线(由于作图时纵座标和横坐标比例差别很大,作出的图形不是真正的实际轮廓线,而是近似的,称它为误差曲线)。然后按最小条件作两平行直线,紧紧包客被测轮廓线,则两平行直线之间在纵座标上的距离就是直线度误差Δ,在本例中Δ=0.0246mm。

　　图2中的A角,为导轨安装的水平误差。

　　1.2 按最小条件作包容线

　　上述方法叫包容线作图法,按最小条件的要求作出的包容线(二平行直线)是符合直线度误差定义的。下面谈谈怎样按最小条件作包容线。包容实际轮廓线的二平行直线分别叫做上包容线和下包容线(上包容线在实际线上边,下包容线在下边);把上包容线和实际线相接触的点称为极峰,下包容线和实际线相接触的点称为极谷。如果极峰和极谷的位置符合以下两种情况之一,则包容线的位置符合最小条件:

　　(1)极峰的位置在两个极谷的中间(简称二谷夹一峰);

　　(2)极谷的位置在两个极峰的中间(简称二峰夹一谷)。

　　我们用二峰夹一保或二谷夹一峰来作包容线,这样作出的包容线是符合最小条件的。例如图2所作的包容线就是二谷夹一峰的情况。其下包容线和二个极谷点接触,上包容线和一个极峰点接触,而这个极峰点是在二个极谷点之间的。作图时,先找出误差曲线中最低的两个点(极谷点):0点和第5点,通过这两个极谷点作直线,作为理想直线(评定基准);再找一个极峰点(必须位于二极谷点之间),通过此极峰点作一条平行于评定基准的直线,就得到二条包容实际线的理想直线。由图可以看出,评定基准和测量基准(水平线,即横坐标)有一个夹角A,A角就前面说的导轨安装的水平倾角。