平板檢測需要注意的重要環(huán)節(jié)

王德嶺

(蕪湖市計(jì)量測試研究所，蕪湖 241000)

0　引言

平板是用于調(diào)校測量器具和作為基準(zhǔn)面用于器件形位誤差測量的一種實(shí)物量具，適用于各種檢驗(yàn)、劃線工作，在機(jī)械制造中是不可缺少的基本工具。在平板檢定、校準(zhǔn)中按國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定，平板精度分別為00，0，1，2，3級五個級別。由于檢測高精度平板時，人為因素對測量數(shù)據(jù)影響較大，直接影響平板等級的評定，常常使高等級平板被誤評定成低一級的平板，這種現(xiàn)象在00級、0級最為常見，下面將在平板檢測中要注意的幾個關(guān)鍵問題論述如下。

1　重視地基穩(wěn)定與防震處理，減小平板在檢測中的空間位置變化

目前我國平板多以鑄鐵平板和巖石平板為主，少量有鋼制平板和特殊材質(zhì)平板，還有特殊用途的大型檢驗(yàn)平臺也屬于平板的范疇，尤其是規(guī)格在1000mm×1000mm以上的平板自身重量重、體積大，幾個支撐點(diǎn)分擔(dān)平板的全部重量。這時，如果地面沒有做特殊處理，測試人員在平板周圍的走動、平板周圍機(jī)械設(shè)備的震動、平板上檢定工具的移動以及地面的形變都會引起平板的空間位置發(fā)生變化，影響檢測數(shù)據(jù)。對檢測2000mm×2000mm以上的特大平板時更要充分考慮地基穩(wěn)定問題，要在安裝調(diào)試平板前對地基進(jìn)行處理后再放置平板，大型平板安放后地基會有沉降，使平板很難在長時間內(nèi)保持水平。

具體措施：對于400mm×400mm以下的小平板，在檢測時應(yīng)放置到穩(wěn)定的環(huán)境中或者是專用的支架上進(jìn)行檢測；對于400mm×400mm以上的平板應(yīng)做地基穩(wěn)固處理，精密和等級較高的平板在做地基穩(wěn)固處理的同時，還要做好防震隔離槽的設(shè)計(jì)。檢測平板的檢測工具應(yīng)盡量輕，檢測工具的移動會引起平板的空間位置變化，在檢測大型平板時檢測人員不應(yīng)在平板上面移動讀取數(shù)據(jù)，應(yīng)提前布線劃點(diǎn)，移動橋板最好采取牽引繩等方法。

2　反復(fù)調(diào)平和正確使用支撐點(diǎn)，提高后續(xù)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度

平板調(diào)平不僅是安裝平板的重要環(huán)節(jié)，更是檢測平板的首要步驟。平板調(diào)平是在檢測前進(jìn)行的，主要有兩個目的：一是使平板處于穩(wěn)定的狀態(tài)下，便于檢測平板和在平板上進(jìn)行測試工作；二是使平板工作面最大可能接近理想水平面，如果平板工作面與基準(zhǔn)水平面傾角稍微過大，合像水平儀、電子水平儀會超出測量范圍，無法讀出數(shù)據(jù)。平板工作面與基準(zhǔn)水平面有傾角時，在水平儀的示值范圍內(nèi)理論上是可以測量計(jì)算的，但是，節(jié)距測量時橋板擺放都相互平行并且首尾相接，在實(shí)際測量中一般很難實(shí)現(xiàn)，所以在平板沒有調(diào)到基準(zhǔn)水平面水平時在水平儀的讀數(shù)中包含一個另外方向的傾角分量誤差，此分量誤差隨著平板傾斜角度的增大而增大，使平面度誤差影響平板級別的評定。

正確運(yùn)用平板主、輔支點(diǎn)，保證平板在測量和使用中發(fā)生最小的形變，主支點(diǎn)是為更好的保證平板在生產(chǎn)加工、檢測和使用時工作面平面度的一致性。通常小平板(小于1000mm×1000mm)被放在鉗工臺和桌子上，檢測人員的走動和標(biāo)準(zhǔn)器的移動等重力影響給測量結(jié)果帶來較大誤差，特別是自身重量較輕的巖石小平板，而檢測水平儀及橋板較重，其放置不同位置時，平板的3個支點(diǎn)(如圖1中1-3點(diǎn))負(fù)荷發(fā)生不均衡變化，所以檢測時除應(yīng)考慮檢測地點(diǎn)穩(wěn)定外，還應(yīng)使用自身重量較輕的檢測工具，必要時在檢測時增加輔助支承點(diǎn)來增強(qiáng)小平板放置的穩(wěn)定性。對于大于1000mm×1000mm平板一般采用如圖1的5點(diǎn)(1-5)或7點(diǎn)(1-7)支承。輔助支承用于改善平板因自重產(chǎn)生的變形，或增加平板局部的承載能力，即可以改善因局部承載而產(chǎn)生的變形。輔助支承對于一般大尺寸平板(2000mm以下)主要改善平板局部的承載能力，輔助支承剛剛接觸即可。對于特大尺寸平板(2000mm以上)主要改善平板因自重產(chǎn)生的變形，輔助支承應(yīng)根據(jù)平板檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，平面度偏差較高的輔助支承可適當(dāng)放松，平面度偏差較低的輔助支承可適當(dāng)頂緊，以改善平面度和局部平面度。

圖1　實(shí)心點(diǎn)為主支點(diǎn)、空心點(diǎn)為輔助支點(diǎn)

3　正確選用檢測工具，減小測量誤差

1)橋板的選用

橋板是有兩個支承面的橋式板，一般是金屬制作，分為固定式和可調(diào)式。我們在計(jì)量檢定、校準(zhǔn)平板時用的為可調(diào)式橋板，正確的選用橋板對測量結(jié)果的準(zhǔn)確度影響校大，因?yàn)闃虬宓目缇嘀苯臃从沉吮粶y面的節(jié)距，并且與水平儀的讀數(shù)一起決定了量儀的使用精度，其關(guān)系式為

式中，d為儀器的分度值(μm)；hi為橋板兩支點(diǎn)間的高度差(μm);L為橋板跨距(mm)；ai為儀器的讀數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，選用支承面窄的橋板(即窄面橋板)，并且在橋板移動方向的兩支承面要選用適宜的寬度，因?yàn)楸３忠欢▽挾热菀讓?shí)現(xiàn)橋板移動的首尾相接，由上式可得，橋板的兩支點(diǎn)連線與橋板上工作面的平行度影響橋板的精度高低。在節(jié)距法檢測中，為真實(shí)評定每一測量面的直線度，橋板與被測量面接觸點(diǎn)最佳原則應(yīng)為一個點(diǎn)，這樣更易實(shí)現(xiàn)首尾相接，但由于鑄鐵平板刮制表面坑穴會產(chǎn)生較大的定位誤差，所以在實(shí)際檢測中將橋板點(diǎn)接觸改進(jìn)為φ8mm小平面接觸。如圖2所示，1、2為主支承點(diǎn)，3為輔助支承點(diǎn)，點(diǎn)3起水平調(diào)節(jié)和支承作用，保證橋板水平方向與被測平板平面平行，3點(diǎn)式橋板可提高節(jié)距法測量直線度、平面度的準(zhǔn)確度。

圖2

2)合像水平儀和電子水平儀的選用

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具是檢定方法的主要組成部分，通過對合像水平儀在檢定平板中的不確定度評定可知引入的不確定度分量約為1.67μm,而0.001mm/m的電子水平儀引入的不確定度分量約為0.82μm，以500mm×400mm平板為例，在平板準(zhǔn)確度等級為0級時的允差要求，合像水平儀引入的不確定度>1/40級平板允差限，所以在0級及00級平板檢定時，要使用0.001mm/m的電子水平儀作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具。

3)檢測中的正確操作

橋板的移動軌跡要在一條直線上進(jìn)行測量，在移動時要首尾相接，在檢測時要使用導(dǎo)向線保持橋板移動的直線性，在工作中可以使用鋼卷尺和小磁鐵，把卷尺展開拉直固定在平板檢測線上，這樣容易保證橋板首尾相接，減少定位誤差。檢定前應(yīng)先調(diào)平平板，檢測中電子水平儀在起始點(diǎn)置零位，其他位置不應(yīng)再置零，在平板多個邊測量時，橋板在同一方向多條截面測量時，橋板和水平儀的方向應(yīng)保持同一朝向。檢測結(jié)束后根據(jù)所得的原始數(shù)據(jù)要進(jìn)行數(shù)據(jù)的異常值的剔除，并進(jìn)行計(jì)算得到平板的平面度。

4　結(jié)束語

平板檢測是直線度、平面度檢測中的經(jīng)典項(xiàng)目，平板平面度誤差的多種評定原則、數(shù)據(jù)處理過程也是平直度中的難點(diǎn)，在檢測高準(zhǔn)確度等級的平板時，對計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具和計(jì)量檢測人員都有著嚴(yán)格的要求，作者希望與同行們通過在平板檢測實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中的不斷總結(jié)和對檢測實(shí)用方法及數(shù)據(jù)處理方法交流探討，努力提高平板檢定的準(zhǔn)確度。

[1]張善鍾.直線度平面度測量技術(shù).北京：中國計(jì)量出版社，1997

[2]李小亭.幾何量計(jì)量.北京：中國計(jì)量出版社，1998

[3]張成悌.對JJG 117—91平板檢定規(guī)程及(巖石、鑄鐵)平板標(biāo)準(zhǔn)的修改意見.計(jì)量技術(shù),2002(4)