電子水平儀在刮研平板檢測中的應用*

劉文崗

(天水星火機床有限責任公司，甘肅 天水 741024)

電子水平儀在刮研平板檢測中的應用*

劉文崗

(天水星火機床有限責任公司，甘肅 天水 741024)

根據實際工作中對刮研平板的檢測經驗總結出電子水平儀在刮研平板檢測中的方法和途徑，介紹了電子水平儀的原理、檢測后的誤差分析與平板的精度等級評定。

刮研平板；檢測；電子水平儀；精度等級

0 引 言

在機械加工精度要求越來越高的情況下，天水星火機床有限公司為了生產出符合設計精度的刮研平板，對刮研工人和技術人員都做了相應的培訓，對刮研好的平板傳統的精度檢測手段已經跟不上生產的需要，電子水平儀在檢測直線度和平面度方面的優(yōu)點正好彌補了刮研平板檢測方面的不足。筆者根據實際工作中對刮研平板的檢測總結出電子水平儀在刮研平板檢測方面的應用，為刮研平板的檢測提供新的方法和途徑。

1 電子水平儀的基本原理

水平儀的水準管是由玻璃制成，水準管內壁是一個具有一定曲率半徑的曲面，管內裝有液體，當水平儀發(fā)生傾斜時，水準管中氣泡就向水平儀升高的一端移動，從而確定水平面的位置。水準管內壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此水準管曲率半徑決定了水平儀的精度。水平儀主要用于檢驗各種機床和工件的平面度、直線度、垂直度及設備安裝的水平位置等。特別是在測垂直度時，磁性水平儀可以吸附在垂直工作面上，不用人工扶持，減輕了勞動強度，避免了人體熱量輻射帶給水平儀的測量誤差。

水平儀底面及側面長度均為200 mm的直角形結構，精度一般為(0.02～0.025)mm/m，若用戶有特殊要求，可單獨定制。 水平儀調零結構有獨特之處，較常規(guī)結構相比：調零容易，調整后，零位不易變動。水平儀底V型槽面繞芯軸轉動時，若氣泡移動，可通過調整螺釘來達到要求，該項在出廠時已調整好，一般不變。

水平儀的結構根據分類不同而有所區(qū)別?？蚴剿絻x一般由水平儀主體、橫向水準器、絕熱手把、主水準器、蓋板和零位調整裝置等零部件組成。直式水平儀一般由水平儀主體、蓋板、主水準器和零位調整裝置等零部件構成。

水平儀是以水準器作為測量和讀數元件的一種量具。水準器是一個密封的玻璃管，內表面的縱斷面為具有一定曲率半徑的圓弧面。水準器的玻璃管內裝有粘滯系數較小的液體，如酒精、乙醚及其混合體等,沒有液體的部分通常叫做水準氣泡。玻璃管內表面縱斷面的曲率半徑與分度值之間存在著一定的關系,根據這一關系即可測出被測平面的傾斜度。

2 刮研平板的評定項目

刮研平板一般檢測的評定標準就是其平面度，根據設計要求，在平板的刮研過程中進行檢測，當檢測結果符合設計要求時即完成工作。

平面度誤差值用包容實際表面的兩平行面最小區(qū)域寬度f來表達，如圖1所示：Ⅰ為理想平面，Ⅱ、Ⅲ為包容面。包容面為與實際表面相切的平面，它與理想平面相平行。

在測量中，理想平面既可以是圖1中的Ⅰ，也可以是與實際表面相切的包容平面或在實際表面以外的平面。不論哪一種情況，都不會改變平面度誤差的數值。因為平面度誤差值為實際表面到理想平面的最大最小距離之差[1]。

圖1 平板檢測原理示意圖

3 平面度誤差檢測的步驟

確定平面度誤差值一般可分兩個步驟：①選擇一個測量基面，按這個基面測出被測各點相對于此基面的距離，這一步稱為測量。②按平面度誤差值的評定原則確定評定基面的具體方法，并以此獲得被測面的平面度誤差值的大小，這一步稱作平面度誤差值的評定。

根據平板的大小確定測量步距，因為電子水平儀的地面長度較短，所以一般測量時都會借助橋板，將電子水平儀固定在確定長度的橋板上，橋板的長度選擇是根據平板的大小確定，在橫向和縱向以及對角線上測量都要遵循橋板的移動要有1/3的重疊距離，盡可能多的涵蓋平板所有的局部刮研點[2]。在測量之前把平板等距分段，并標出相應的序號，如圖2所示。

圖2 平板檢測方法示意圖

在電子水平儀設置中也對應的安平板的分段填好數據，每到一段按下采集鍵電子水平儀會自動采集該點數據，當采集完一條分段上的所有點后會提示下一條分段的測量方向，直至測量完成。在控制電子水平儀的電腦界面上會顯示相應的按鈕，點擊平面度誤差是會顯示已經計算好的平面度誤差值，還有相應的分布圖，提示操作者存在的高點和低點，為下次刮研提供準確的判定。

如果評定時所依據的原則不符合要求，那么由此所得到的平面度誤差值必須用符和要求的原則加以處理(即重新評定)以后，才能得到符合要求的平面度誤差值。也就是說原先評定的結果可作為后一評定時的原始數據[3]。

4 測量不確定度分析

依據JJG117-2005《平板檢定規(guī)程》中規(guī)定的檢定方法,對用電子水平儀檢定0級平板平面度測量結果進行不確定度的分析,得到對平板平面度測量結果有影響的分量有:

①電子水平儀示值誤差估算分量;

②電子水平儀數顯量化影響的分量;

③測量重復性估算的分量;

④定位誤差估算的分量[4]。

表1所列為平板的不確定度和最大見差比較情況[5]。

以上對角線法測量平面度的誤差值，實質上是將被測表面劃分為一定的測量截面，首先測出各個截面上的各被測點相對于各截面首尾連線的直線度，再經過一定的方法處理，求得各被測點相對于通過一條對角線而平行于另一條對角線的評定基面的平面度誤差值。因而，不同截面的不同點有不同的精度。

表1 平板不確定度和最大允差比較

下面根據直線度和平面度的計算式將各截面上的各被測點的平面度測量極限誤差推算如下：

直線度計算式：

平面度計算式：

fki=εki+fk0+(fkn-fk0)

式中:εki為ki點相對于所在截面的首尾連接的直線度誤差；fki為ki相對于評定基準的平面度誤差；fk0為ki點所在截面的測量起點的平面度誤差；fkn為ki點所在截面的測量終點的平面度誤差；i為ki點的測量序號；n為各截面的測量跨距數；ai為各點的測量讀數。

根據測量數值帶入上式計算出測量的誤差值，和標準的平板誤差值進行對比，便可確定所測平板的等級。

5 結 語

對刮研平板的檢測，電子水平儀提供了簡單靈活的方法。而運用電子水平儀檢測的重點在于根據所檢測平板的大小確定跨距的長短及其所對應的橋板。在 檢測過程中橋板的移動必須要相連，這是保證檢測接近真實值最主要的。隨著技術的發(fā)展，刮研水平的提高，更高效便捷的平板檢測工具會幫助我們完成檢測工作。

[1] 張?zhí)┎?平板局部平面度檢定的現狀與發(fā)展淺析[J].宇航計測技術，1994,13(2):11-15.

[2] 齊 智.平板刮研新工藝[J].機械工人冷加工，1979，7(1):29-30.

[3] 朱仁盛.導軌的刮削技術要領[J].裝備制造技術，2008(9):173-175.

[4] JJG117-2005,平板檢定規(guī)程[S].

[5] 褚劍凱. 平板平面度測量不確定度分析及測量標準選擇[J].計測技術，2007,2(6):33-34.

Application of Electronic Level in the Detection of Blow Grinds Flat

LIU Wen-gang

(TianshuiSparkMachineToolCo.,Ltd，TianshuiGansu741024，China)

According to the detection experience of the blow grinds flat，the research and ways of the electronic level in the detection of blow grinds flat are summarized. The principle of electronic level，and the error analysis and the precision of the tablet rating after testing are introduced.

blow grinds flat；detection；electronic gradiometer；precision grader

2014-03-14

劉文崗(1985-)，男，甘肅天水人，助理工程師，主要從事機床質量檢測方面的工作。

TP211

A

1007-4414(2014)02-0151-02