直线度误差测量基准新体现方法及其应用

 　　一、概述

　　用实际表面体现的测量基准或多或少地会存在形状误差,直接利用它测量被测直线的直线度误差时,它的形状误差必然反映到被测直线的测量数据中。实际表面本身存在的形状误差只能通过提高加工精度的方法来减小,而不能消除。如果能设法在不提高实际表面加工精度的条件下获得比该实际表面形状精度更高的测量基准,就能明显提高测量准确度,这就是本文要研究的主题。理论分析表明,采用两个对称曲面(实际上为有形状误差的两个平面)的中心平面作为测量基准可以达到上述要求。如图1所示,形状相同的曲面1和曲面2相对于中心平面OOc是对称的。显然,不管实际表面1和2本身的形状如何,只要它们相对于平面对称,则它们形成的中心平面总是理想平面。我们利用这个中心平面作为测量基准,就会消除实际表面加工误差的影响,而获得较高精度的测量基准。

　　二、对称曲面的获得

　　选两个尺寸规格相同的样板,把它们合并夹持在一起,然后对它们的上表面进行粗磨、半精磨、精磨(图2)。由于这两个样板的上表面是在同一平面磨床上同时加工出来的,可以认为它们的实际形状完全相同。然后,把这两个样板对折合并,见图2的双点划线,则其中心平面便是一个颇为理想的平面,可以用它作为测量基准来测量直线度误差和其它的形状误差。

　　三、测量基准新体现方法的误差分析

　　利用上述中心平面作为测量基准时的误差主要来自下列两项:

　　1.非同一性带来的误差

　　从理论上讲,同一平面磨床同时加工出来的两个表面的形状应该相同,但在实际上不可能达到绝对相同,总是要存在微量的差异。但是这个差异比整个被加工表面在本身全长上的变化要小得多,可视为高阶微小量。而两个曲面之间的差异所引起中心平面的平面度误差是高阶微小差异量的一半,因此,对被测实际直线测量结果的影响是高阶微小量。

　　2.样板安装错位引起的误差

　　参看图3,两个样板安装错位会使其中心平面产生形状误差。取安装正确的两个样板的中心线(中心平面)作为X轴,上样板表面曲线的方程为y=φ(x),根据对称性,下样板表面曲线的方程则为y=-φ(x)。设X轴向微小错位量为δ1,则上曲线的方程变为。错位后的两曲线的中心方程为(x).δ1。因为φ’(x)、δ1都是微小量,所以φ’(x).δ1视为高阶微小量,它远小于曲线φ(x)自身在全长上的变化量。因此,由错位引起的测量基准的平面度误差是高阶微小量。

　　四、测量基准新体现方法在直线度误差测量中的应用