水平仪测量直线度教材

《互换性与测量技术基础》用合像水平仪测量直线度误差实验一、实验目的1.了解合像水平仪的原理、结构和使用方法；2.掌握用合像水平仪测量直线度误差的方法；3.掌握直线度误差的计算及评定方法。

二、实验内容1.用合像水平仪测量桌面上指定区域的直线度误差。

2.根据测量结果，进行数据处理，获得直线度误差值。

三、合像水平仪的结构和工作原理1．合像水平仪的结构和工作原理合像水平仪主要由测微螺杆、杠杆系统、水准器、光学合像棱镜和具有 V 型工作平面的底座等组成，如图 3-1 所示。

水准器安装在杠杆架的底板上，它的水平位置用微分盘旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。

水准器内的气泡圆弧，分别用三个不同方向位置的棱镜反射至观察窗，分成两个半像，利用光学原理把气泡像复合放大(放大5倍)，提高读数精度，并通过杠杆机构提高读数的灵敏度和增大测量范围。

当水平仪处于水平位置时，气泡A与B重合，见图如图3-1c。

当水平仪倾斜时，气泡A与B不重合，见图 3-1d。

测微螺杆的螺距 P=0.5mm，微分盘刻线分为 100 等分。

微分盘转过一格，测微螺杆上螺母轴向移动0.005mm。

2．合像水平仪使用方法将水平仪放在工件的被测表面上，眼睛看窗口1，手转动微分盘，直至两个半气泡重合时进行读数。

读数时，从窗口4读出毫米数，从微分盘上读出刻度数α。

被测量两个相邻点之间的高度差为：h=0.01Lα——其中0.01是合像水平仪的分度值（mm/m）——L是水平仪的底座长度（165mm）——α是角度读数（用格数来计算）如果平面度误差比较大，应该还要考虑窗口4的读数与计算的高度值之和。

1、4-窗口；2-微分盘旋钮；3-微分盘；4.侧面毫米级读数窗口 5-水平仪底座；6-玻璃管；7-放大镜； 8-合成棱镜；9、11-弹簧；10-杠杆架；12-指针；13-测微螺杆图 3-1 光学合像水平仪四、测量步骤1、将被测面及合像水平仪地面擦拭干净。

2、按需要将被测长度分成若干段，每段长度称为节距，并在被测对象上做好标记。

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/m2、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）。

量具使用教程－7水平仪-工程水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量机件相互位置的水平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度，也可测量零件的微小倾角，。

常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪等。

一条式水平仪图7-1 条式水平仪图7-1是钳工常用的条式水平仪。

条式水平仪由作为工作平面的V 型底平面和与工作平面平行的水准器 (俗称气泡)两部分组成。

工作平面的平直度和水准器与工作平面的平行度都做得很精确。

当水平仪的底平面放在准确的水平位置时，水准器内的气泡正好在中间位置 (即水平位置)。

在水准器玻璃管内气泡两端刻线为零线的两边，刻有不少于8格的刻度，刻线间距为2mm。

当水平仪的底平面与水平位置有微小的差别时，也就是水平仪底平面两端有高低时，水准器内的气泡由于地心引力的作用总是往水准器的最高一侧移动，这就是水平仪的使用原理。

两端高低相差不多时，气泡移动也不多，两端高低相差较大时，气泡移动也较大，在水准器的刻度上就可读出两端高低的差值。

表7-1 水平仪的规格品种外形尺寸（mm）分度值长阔高组别(mm/m)框式10025～35 100Ⅰ0.0215030～40 15020035～40 20025040～50 250Ⅱ0.03～0.05 300300条式10030～35 35～40 15035～40 35～45 20040～45 40～50Ⅲ0.06～0.15 250水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量机件相互位置的水平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度，也可测量零件的微小倾角。

常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪等。

一条式水平仪图7-1 条式水平仪图7-1是钳工常用的条式水平仪。

条式水平仪由作为工作平面的V 型底平面和与工作平面平行的水准器 (俗称气泡)两部分组成。

工作平面的平直度和水准器与工作平面的平行度都做得很精确。

当水平仪的底平面放在准确的水平位置时，水准器内的气泡正好在中间位置 (即水平位置)。