水准仪测量直线度误差的原理与方法

直线度误差是指实际被测直线对其理想直线的变动量，理想直线的位置符合最小条件。最小条件是指实际被测直线对其理想直线（评定基准）的最大变动量为最小。测量数据可用指示表测量实际被测直线上均匀布置的各测点相对平板（测量基准）的高度来获得，也可用水平仪或自准直仪对实际被测直线均匀布点测量，测量两相邻测点之间的高度差来获得。然后按照最小条件或以首尾两个测点的连线（两端点连线）作为评定基准，将获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。

机床、仪器导轨面或其他窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直平面，水平平面）内进行检测。常用的计量器具有框式水平仪、合像水平仪、电子水平仪及自准直仪等。这类器具的共同特点是测量微小角度的变化。由于被测表面存在直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小倾角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，通过作图或计算的方法求出被测表面的直线度误差值。由于合像水平仪的测量准确度高，测量范围大（ ±10 mm/m），测量效率高，价格便宜，携带方便，因此，在检测工作中得到了广泛的应用。

合像水平仪的结构如图5.11（a）、（b）所示。由底板和壳体组成外壳基体。其内部由杠杆、水准器、棱镜组、测量系统以及放大镜组成。使用时，将合像水平仪放于桥板（见图5.12）上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差，并与自然水平面基准平行，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所产生的影像，在放大镜中观察将出现如图5.11（c）所示的情况。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，导致气泡移动，其视场情况将如图5.11（d）所示。此时，可转动测微螺杆，使水准器转动一个角度，从而使气泡返回棱镜组的中间位置，则图5.11（d）中两影像的错移量Δ 消失而恢复成一个光滑的半圆头，如图5.11（c）所示。测微螺杆移动量s 导致水准器的转角α 与被测表面相邻两点的高低差h（μm）有确定的对应关系，即

式中　C——合像水平仪的分度值，mm/m，取0.01 mm/m；

L——桥板节距，mm；(www.xing528.com)

a——角度读数值，格（用格数来计数）。

图5.11　合像水平仪结构简图

1—底座；2—杠杆；3—支点；4—壳体；5—悬臂；6—放大镜；7—棱镜组；8—水准器；9—微分旋钮；10—丝杠；11—放大镜

如此逐点测量，就可得到相应的ai 值，后面将结合实例对直线度误差的评定方法加以说明。