几种测量机床导轨直线度误差的方法

    0　引言

    机床导轨直线度误差是被测导轨实际线对其理想直线的变动量,对给定平面内导轨直线度误差常用水平仪、自准直仪、激光干涉仪3种方法进行测量。在实际测量过程中,测量仪器及参数确定后,计算出测量方法误差是非常必要的。下面介绍这3种测量方法的基本原理并分析其误差。

    1　水平仪测量法

    1.1　水平仪测量原理

    以普通气泡式水平仪为例进行分析。首先根据机床导轨直线度误差的精度要求,选择合适精度的水平仪和合适步距的专用桥架;然后将水平仪调零,放在专用桥架上,把专用桥架放在被测导轨的一端开始进行测量。每次记录下相应段的水平仪气泡移动的格数,并按其正负记录下来,然后进行误差值换算数据处理,最后根据所测点数据做误差曲线图,使用最小包容平行线法即可求出其直线度误差。

    1.2　误差分析

    设每段测量的观测值为$i,测量导轨的前n段累积误差为$n,由误差合成原理可知,其中,$0为整个测量过程的平均误差,…+$m),m为测量导轨全长总分段数,m=L/l(L为所测量导轨长度,l为测量所选择的步距)。则:

    由于各测量段的测量值是等精度的独立的直接观测值,各段均含单次测量误差D,根据随机误差合成原理:

    为了求出$n的最大值,令n=xm(0<x≤1),则式(1)变成:

    其中,m和D都是固定值。再令1),很容易求出x=1/2时,y取最大值ymax=1/2,所以。

    应用水平仪测量,单次测量误差D一般从3方面考虑:¹水平仪示值误差D1,一般D1不大于1/4刻度;º测量读数误差D2,一般D2不大于1/5刻度;»测量位置引起的误差D3,一般D3不大于1/4刻度。根据误差合成原理:,即:

    其中:S是水平仪精度值。

    实际测量中,如果能满足为所允许的最大直线度误差值),则认为该测量方法误差能够满足测量精度要求[1]。因此测量时要提高测量精度,首先,要选择合适精度的水平仪,减小单次测量误差D;尽可能地减小移动桥架引起的测量位置误差;合理选择测量段数m,测量段数过多虽然提高了单次测量精度,但使累积误差增大,从而降低了测量精度。

    2　自准直仪测量法

    2.1　自准直仪测量原理

    自准直仪主要由具有一定焦距的物镜(望远镜)、带有分划板及照明装置的自准直测微目镜和置于被测对象上的反射镜组成。目前使用的自准直仪主要有3种:光学自准直仪、平直度检查仪和光电自准直仪。下面以光学自准直仪为例进行分析,其基本测量原理见图1。