机床导轨直线度的测量方法
导轨直线度测量方法
导轨直线度测量方法
导轨直线度的测量方法有多种，以下是一些常见的方法：
1. 水平仪检测：水平仪是检测导轨直线度的常用仪器，使用方便且检测精度较高。
通过观察水平仪的读数，可以判断导轨的直线度误差。
2. 光学平直仪检测：光学平直仪可用来检测导轨在垂直面和水平面的直线度误差，且精度较高。
但光学平直仪的安装调整较为复杂，需请专业的计量人员操作。
3. 钢丝和读数显微镜检测：对于行程长度大于米的机床，当导轨直线度要求不太高时，可用钢丝和读数显微镜对导轨在水平面的直线度进行检测。
因为钢丝的直径误差对检测精度有直接影响，所以精度不太高。
4. 检查棒和百分表检测：对于行程长度小于等于米的机床，可用检查棒和百分表检测机床床鞍沿导轨的运动在水平面的直线度误差。
5. 节距法测量：一般导轨直线度通常利用水平仪与桥板采用节距法来测量，根据得到的一条近似于导轨实际线的误差曲线来确定导轨的直线度误差。
6. 直尺反转测量误差分离法：在高精度导轨直线度的测量中，由于导轨本身直线度等级与检测工具直线度等级处于一个数量级上，节距法无法将导轨与工具的直线度误差分离开来。
这时需要使用“直尺反转测量误差分离法”来进行误差的有效分离。
以上方法中，无基准测量是被测面上取一定量的测试点，对测量数据进行一定方法的处理。
有基准测量则是将被测直线与所选的标准直线进行比较。
在实际操作中，可以根据导轨的类型、精度要求以及实际条件选择适合的测量方法。
机床各部位精度检测知识汇总，干货！
机床各部位精度检测知识汇总，⼲货！1、对不同形状的导轨，各表⾯应分别控制哪些平⾯的直线度误差？ 答：机床导轨常见形状有矩形导轨和V形导轨。
矩形导轨的⽔平表⾯控制导轨在垂直平⾯内的直线度误差。
矩形导轨的两侧⾯控制导轨在⽔平⾯内的直线度误差。
对V形导轨，因为组成导轨的是两个斜表⾯，所以两个斜表⾯既控制垂直平⾯内的直线度误差，同时也控制⽔平⾯内的直线度误差。
2、导轨直线度误差常⽤检测⽅法有哪些? 答：导轨直线度误差常⽤检测⽅法有：研点法、平尺拉表⽐较法、垫塞法、拉钢丝检测法和⽔平仪检测法、光学平直仪（⾃准直仪）检测法等。
么叫研点法?3、什、什么叫研点法 答：⽤平尺检测导轨直线度误差时，在被检导轨表⾯均匀涂上⼀层很薄的红丹油，将平尺覆在被检导轨表⾯，⽤适当的压⼒作短距离的往复移动进⾏研点，然后取下平尺，观察被检导轨表⾯的研点分布情况及研点最疏处的密度。
研点在导轨全长上均匀分布，则表⽰导轨的直线度误差已达到平尺的相应精度要求。
这种⽅法叫做研点法。
研点法所⽤平尺是⼀根标准平直尺，其精度等级则根据被检导轨的精度要求来选择，⼀般不低于6级。
长度不短于被检导轨的长度（在精度要求较低的情况下，平尺长度可⽐导轨短1/4)。
4、研点法适⽤于哪⼏类导轨直线度误差的检测?答：采⽤刮研法修整导轨的直线度误差时，⼤多采⽤研点法。
研点法常⽤于较短导轨的检测，因为平尺超过2000mm时容易变形，制造困难，⽽且影响测量精度。
刮研短导轨时，导轨的直线度误差通常由平尺的精度来保证，同时对单位⾯积内研点的密度也有⼀定的要求，可根据机床的精度要求和导轨在本机床所处地位的性质及重要程度，分别规定为每25mm×25mm内研点不少于10~20点（即每刮⽅内点⼦数）。
⽤研点法检测导轨直线度误差时，由于它不能测量出导轨直线度的误差数值，因⽽当有⽔平仪时，⼀般都不⽤研点法作最后检测。
但是，应当指出，在缺乏测量仪器(⽔平仪，光学平直仪等)的情况下，采⽤三根平尺互研法⽣产的检验平尺，可以较有效地满⾜⼀般机床短导轨直线度误差的检测要求。
任务三使用激光干涉仪检测数控机床直线滚动导轨的平行度
（2）填写测量步骤表格（表4-26）
序号 1 2 步骤名称 操作内容
3
4 5 6
7
8
6.思考题 （1）激光干涉仪检测数控机床导轨直线度的原理是什么？ （2）数控机床导轨直线度测量的正确步骤是什么？ （3）安全操作激光干涉仪有哪些注意事项？ （4）如何正确保养激光干涉仪？ （5）激光干涉仪测量数控Байду номын сангаас床导轨垂直度的原理是什么？ （6）测量数控机床两条垂直轴的垂直度误差需要用哪些光学 元件？ （7）激光干涉仪检测数控机床十字滑台导轨平行度的原理是 什么？ （8）数控机床十字滑台导轨平行度测量的正确步骤是什么？
图4-56 轴1在水平方向直线度测量布局俯视图
图4-57 轴2在水平方向直线度测量布局俯视图
二、应用激光干涉仪测量十字滑台线性导轨平行度
1.光学元件的固定与安装（表4-15）
序号 表4-15 光学元件的固定与安装步骤 安装步骤 图示
1
直线度干涉镜到安装在固定块上
2
磁力表座安装在轴1导轨的滑块上
表4-16 十字滑台线性导轨平行度数据分析 序号 测量软件的使用方法 打开“短距离直线度测量” 软件，见图再点击 “ 分析数 据”，进入下一步的界面 图示
1
2
点击 “ 打开 ” ，找到轴 1 水 平方向直线度数据文件 “ 轴 1.stx”
3
点击“分析数据”，再点击 “线性平行度”
4
点击 File2 的 “ 改变 ” ，将 文件“轴2.stx”添加进去
5
测量软件将自动给出两个轴的 数据图表和平行度数据。两个 直线度图形是由最小二乘法数 据拟合所得到的。平行度数据 的正负符号取决于打开两个文 件的顺序
6
放大看两个平行轴的平行度数 据
机床导轨直线度的测量方法
从曲线图中找出曲线上到首尾连线距离最 大的点，该图明显看出在600mm处的B点 距离首尾连 线的距离最大既如图中的AB
该位置读数为： -2.5格
该位置读数为： +1.5格
水平仪测量导轨垂直平面内直线度的方法
1、将导轨分为若干断，其长度应与水平仪长度相 适应。然后从左向右，依次首尾相连逐段测量导轨， 按上面水平仪的读法进行读数，逐一进行记录。
2、将记录的数据，逐点累积绘制出导轨在垂直平面 内的直线度误差。然后计算出误差格数n ,
（3）影响导轨直线度误差的因素
影响导轨导向精度的因素有制造、安装、磨损 以及使用过程中的受力、受热等方面的原因。
（4）提高导轨直线度误差的措施
①、机床制造时应从结构、材料、润滑、防护装置等 方面采取措施以提高导轨精度；
②、机床安装时，应校正好水平和保证地基质量； ③、使用时，要注意调整导轨配合间隙、同时保证良
解：1、先绘制如下的方框
然后按所测量的误差格数进行逐一进行 累加，0~200误差为 +1 格，如下图：
２00 ~~ ４00mm误差为+1格，按下图绘制：
400~~600mm误差为+2格，按下图绘制：
600~~800mm误差为0格，按下图绘制：
800~~1000mm误差为-1格，按下图绘制：
1、绝对读数法： 直接读出气泡偏离零线的格数，我们习惯气泡向右方
+ － 偏离为正（ ），想左方偏离为负（ ） 。如先图：
该位置读数为: +2格
该位置读数为：－3格
2、平均值读法：
以两长刻线为基准向同一方向分别读出气泡停止的格 数，两数相加除以2，既为其读数。仍然我们习惯气泡向 右方偏离为“+”，想左方偏离为“-”。如下图的读数为：
直线度测量的计算方法解析
３２ Ｏ 中固高新技术金生 ２０１１ ｏ５
基 于此 ，我 将 自己从 事计 量检 定及 计 量 技术 管理 工 作 多年 所 总结 出 的直 线 度 计 算 方 法 的 经 验 和 心 得 ，给 大家做 一 介 绍 。
一 、 直 线 度 误 差 值 的 ￣ＪＹ，Ｕ准 则
我 们知 道 ，直 线度 的定义 为 ：包 容 实 际线 的两 平 行 直 线 问 的 最 小 距 离 。 同 时 应 符 合 最 小 条 件 判 别 准 则 ， 也 叫 “相 问准 则 ”或 “直 线 准 则 ”，概 述 如 下 ： （１）
两 包 容 线之 一 与 实 际 线一 个 方 向的两 极 点相 切 ； （２） 另 一一包 容 线 与 实 际线 的 另 一 方 向的 一 个 极 点 相 切 ： 且 此 极 点在 另 一包 容线 的 投 影 处 于 另 外 两 极 点 之 问 。 即 三 个 极 点的位 置 应 高低相 间分 布 。
２００５）［Ｓ】．北 京 ：国家技 术监 督局 ，２００５： 【２２ 】 北 京 市标 准计 量局 ． 平 尺 校 准规 范（ＪＪＦ １０９７—２００３）【ｓ】．
北 京 ：国家技 术监 督局 。２００３． 【３】 张泰昌，陈志东，李隆．直线度与平面度误差值的评定 ［Ｍ】．
北 京 ：计量 出版 社 ，１９８１． 【４】 梁国明，张保勤．百种量具的使用和保养 【Ｍ】．国防工业
高 点 （２）、 （１．４）转成 等值 ，按 式 （４），求得 旋转
量： ＝ｉ ；ｌ ； ＿０＿ｌ，将各点旋转量填入⑥列；
开 始 旋 转 。将 第④ 列 和 第 ⑥ 列 数 值 相 加 得 出ｓ值 （④＋⑥ ），列于第 ⑦列 ；
确 定 直 线 度 误 差 值 。 对 第 ⑦ 列 数 值 按 “最 小 条 件 判 别 准 则 ” 进 行 判 别 ， 如 不 符 合 ， 则 按 上 述
测量：直线度、平行度、
例2：龙门刨床两导轨的平行度： 例3：平面磨床工作台对主轴中心线的平行度：
三、垂直度的检查
例1：坐标镗床、钻床主轴回转中心线对工作台面的垂直度：
其最大差值为测定值
例2：钻床、镗床、铣镗床立柱导轨与底座的垂直度：
四、同轴度的检查
插齿机
1、使a、c两点读数相等（调整）； 2、b、d读数的一半为该测量值。
测量：直线度、平行度、垂直 度、同轴度、径向跳动、端面 跳动、轴向窜动
一、导轨直线度的检查
1、导轨பைடு நூலகம்线度、单导轨 1）平尺拉表法
水平面内的直线度
2）水平仪读数法（角度偏差法）特点：简单、直观，在现场使用方便， 目前国家标准中高精度机床推荐用此法。
0.02/1000水平仪示值精度
二、平行度的检查
中心线不相交度的检查：
刀架回转180°读数； 工作台回转180°再测量一次；
在同一水平截面上读数的最大差的一半为测量值。
五、径向跳动、端面跳动及轴向窜动
回转180°检查，千分表两次读数的最大差值即为测量值。
导轨直线度的几种检测方法
第58卷0引言导轨广泛应用于机床设备、输送装置、铁轨等领域。
直线度是导轨非常重要的技术指标,它是指被测导轨实际线对其理想直线的变动量。
导轨直线度误差是形状误差之一[1]。
设备的准确性、可靠性和稳定性都与导轨的直线度高低相关,因此有必要对其进行精确测量。
目前,测试导轨直线度的方法很多,一般有4种方法,分别为水平仪测量法、自准直仪测量法、钢丝和显微镜测量法、激光干涉仪测量法[2]。
本文利用以上4种方法分别测量某导轨的直线度。
其中,水平仪测量法是一种传统的直线度测量方法,其优点是操作简单,使用方便,而且成本较低,缺点是其测量精度较低,需要图解法求解导轨直线度误差,数据的采集和分析很容易出错,不易测量超长导轨的直线度[3];自准直仪测量法的精度相对水平仪测量法有所提高,测量精度为5μm /m 。
此外,由于测试光线在空气中并非绝对准直,测量范围越大,其偏差就越大,不适用于超高精度导轨直线度的测试要求[4];用钢丝和显微镜法测量直线度简单、易操作、读数直观、准确和成本低[5];激光追踪仪测量导轨直线的优点为可测量距离大且测试精度高,一般可到达0.4μm /m ,缺点是在测量超长导轨时,由于光路过长,空气扰动、振动等一系列因素将会对测量产生很大的影响,且该方法的数据处理和运算等比较复杂,因此很难高精度地完成对超长导轨直线度的测量[1]。
收稿日期:2022-09-28;修订日期:2022-10-23作者简介:井溢涛(1985—),男,工程师,从事机械制造工艺技术研究。
E-m ai l :j i ngyi t ao1012@导轨直线度的几种检测方法井溢涛(济南铸锻所检验检测科技有限公司,山东济南250399)摘要:导轨作为机床的一个部件,起到支承和导向作用,主要用于机床的床身、立柱、滑台上。
导轨的几何精度影响工件的表面粗糙度、尺寸精度和形状精度。
本文利用框架水平仪测量法、自准直仪测量法、钢丝和显微镜测量法以及激光跟踪仪测量法四种方法检测同一导轨的直线度,并总结了四种检测方法的适用范围。
对几种机床导轨直线度误差检测方法及应用的探讨
对几种机床导轨直线度误差检测方法及应用的探讨作者：白琼来源：《商品与质量·消费视点》2013年第11期摘要：机床导轨直线度误差检验方法有很多，具体操作方法和关键差别很大。
本文主要在操作方法、要点和应用场合方面进行比较和探讨。
关键词：机床导轨；直线度误差；检测引言：导轨是机床的重要运动部件之一。
导轨保证运动部件在外力的作用下（运动部件本身的重量、工件重量、切削力及牵引力等）能准确地沿着一定方向的运动。
因此，导轨是保证工作台运动精度的关键。
在导轨的各项质量指标中，导向精度是其首要指标。
导向精度是指运动导轨沿支承导轨运动时直线运动导轨的直线性及圆周运动导轨的真圆性，以及导轨同其它运动件之间相互位置的准确性，影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度，导轨的接触精度及导轨的结构形式，导轨和基础件结构刚度和热变形等等。
在这些因素中，导轨的直线度精度又起到举足轻重的作用。
导轨直线度对机床加工精度的影响非常大，因此，在机床出厂、修理后都要进行精度测量，以期达到要求的精度。
在导轨的直线度检验中，目前应用较广的检测方法有研点法、垫塞法、平尺拉表法、拉钢丝法、水平仪法、自准直仪法和激光干涉仪法，现在对这几种检测方法的优缺及应用进行简单探讨。
1.研点法研点法就是在被检查导轨的表面均匀的涂上一层显示剂，然后将校准平尺放在导轨上，向下施力按压住反复移动，然后拿走平尺，用方框检测导轨在一定平面内的研点数，一般要求每25mm×25mm内研点不少于10～20点。
平尺的精度等级根据被检导轨的精度要求来选择，一般不可低于6级，长度不短于被检导轨的长度（在精度要求较低的情况下，平尺长度可比导轨短1/4）。
这种方法简单易行，但是不能直接测出误差数值，而且因为平尺超过2000mm时容易变形，制造困难，测量精度难以保证。
因此，在有水平仪时，一般不用研点法做最后检测。
但是在缺乏测量仪器的情况下，可以采用检验平尺检测一般机床短导轨直线度误差。
机床精度测量及测量方法
机床精度测量及测量方法一、引言机床精度测量是机床制造和维护过程中的重要环节。
机床精度直接影响到加工零件的质量和生产效率。
因此，准确测量机床精度是确保机床性能和加工质量的关键。
二、机床精度测量的重要性机床精度是指机床在运行过程中所达到的加工精度，包括位置精度、重复精度、直线度、平行度、垂直度等。
机床精度测量的目的是为了评估机床的加工能力，及时发现和解决机床存在的问题，提高加工质量和生产效率。
三、机床精度测量的方法1. 直线度测量：直线度是指机床导轨面与某一参考直线之间的偏离程度。
直线度测量常用的方法有光学法、激光干涉法和电子触发法等。
其中，光学法是最常用的方法，通过光学仪器测量导轨面的直线度，并与参考直线进行比较，得出直线度的偏差值。
2. 平行度测量：平行度是指机床导轨面与参考平面之间的偏离程度。
平行度测量常用的方法有平行仪测量法、光学法和激光干涉法等。
其中，平行仪测量法是最常用的方法，通过平行仪测量导轨面与参考平面之间的平行度，并与参考平面进行比较，得出平行度的偏差值。
3. 垂直度测量：垂直度是指机床导轨面与参考垂直面之间的偏离程度。
垂直度测量常用的方法有水平仪测量法、光学法和激光干涉法等。
其中，水平仪测量法是最常用的方法，通过水平仪测量导轨面与参考垂直面之间的垂直度，并与参考垂直面进行比较，得出垂直度的偏差值。
4. 位置精度测量：位置精度是指机床在加工过程中所达到的位置精度。
位置精度测量常用的方法有坐标测量法、激光干涉法和编码器测量法等。
其中，坐标测量法是最常用的方法，通过测量工件在机床上的位置，并与设计位置进行比较，得出位置精度的偏差值。
5. 重复精度测量：重复精度是指机床在多次加工同一工件时，各次加工结果之间的偏离程度。
重复精度测量常用的方法有编码器测量法和激光干涉法等。
其中，编码器测量法是最常用的方法，通过测量工件在多次加工过程中的位置，并与设计位置进行比较，得出重复精度的偏差值。
四、机床精度测量的注意事项1. 在进行机床精度测量之前，需要对测量仪器进行校准和检验，确保测量结果的准确性和可靠性。
直线度的检测方法
直线度的检测方法引言直线度是一个物体表面或边缘与理想直线之间的偏差程度，是衡量物体形状精度的重要指标之一。
在制造业中，直线度的检测对于保证产品质量、提高生产效率至关重要。
本文将介绍直线度的概念和意义，并详细介绍几种常用的直线度检测方法。
1. 直线度的定义和意义直线度是指物体表面或边缘与理想直线之间的偏差程度。
它反映了物体形状的准确性和规整性，对于保证工件装配精度、提高产品质量具有重要作用。
在制造业中，许多零部件需要具备一定的直线度要求，如机床导轨、光学元件、传感器等。
如果这些零部件的直线度不达标，可能会导致装配不良、功能失效等问题。
因此，对于制造业来说，准确测量和控制直线度是至关重要的。
2. 直线度检测方法2.1 视觉法视觉法是一种简单且常用的直线度检测方法。
它通过人眼观察物体表面或边缘与参考直线之间的偏差来评估直线度。
具体操作步骤如下：1.准备一条直线作为参考线，可以使用光栅尺、划线仪等工具。
2.将待检测物体放置在平整的工作台上。
3.用目测的方式观察待检测物体表面或边缘与参考直线之间的偏差，并记录下来。
视觉法简单易行，但受到人眼视觉判断能力的限制，对于精度要求较高的直线度检测可能存在一定误差。
2.2 光学投影法光学投影法是一种常用的高精度直线度检测方法。
它利用光学原理将待检测物体表面或边缘投影到屏幕上，并通过测量投影图案与参考直线之间的偏差来评估直线度。
具体操作步骤如下：1.准备一个光学投影仪，它可以将待检测物体表面或边缘投影到屏幕上。
2.将待检测物体放置在适当位置，调整投影仪使得投影图案清晰可见。
3.使用目镜或者测量仪器观察投影图案与参考直线之间的偏差，并记录下来。
光学投影法具有高精度和较低的人为误差，适用于对直线度要求较高的场合。
但需要专用设备和技术支持，成本较高。
2.3 探触法探触法是一种常用的机械式直线度检测方法。
它利用探头测量待检测物体表面或边缘与参考直线之间的距离变化，从而评估直线度。
5.4导轨直线度作图步解析
水平仪座 移动档数
1
0
2
－0.5 0
3
4
－1
5
－1 .5
6
－1 .5
7
－2
8
－1 .5
水平仪 读 数
判断: 正负读数累计8格,最大为0,累计－8.设垂直坐标8格,9线.
导轨直线度作图步骤
格
1.建立坐标 按水平仪读数正负值 累计值定垂直坐标总 格数,细分一大格为 二小格. 以档数等分水平轴, 每档为水平仪座移动 长度.
2
3
五组中第2.3组包容线凸 点坐标值最大,该处的凸 点最大坐标值为一米长 曲线误差
5.3比较其它组每米长直线度
2-6,4-8,5-9组线格22-Fra bibliotek64 5
4--8
比较2-6,4-8,5-9三组一 米长的包容线以2-6组的 凸点坐标值最大,为1格
5--9
6.换算成线值
全长误差 水平仪格数:2.5格
评定导轨精度
车床精度标准(GB4020—88)规定: 机床回转半直径≤800mm, 持工件长度500—1000mm时 全长直线误差应≤0.04mm(凸),本例及格 任意局部1000mm长,每米长直线度误差应＜0.02mm 本例及格
用减后读数处理作图
原则:
利用平均数据处理,使曲线首尾皆为0,作出的曲线 图首尾点连线与水平坐标线重合, 评定组线为水平,直线度就是最凸或最凹点的坐标.
方法:
（1）设读数为hi, 有n个, 平均值Δhi如下式: 读数和［Σ（＋）－ Σ（－）］／n＝ hi／n （2）每读数依次减去Δhi （3）组成一组新的减后读数
导轨直线度的检查调整和计算方法
水平仪的使用（作者未知）一、水平仪的使用和读数水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的不直度、机件相对位置的平行度以及设备安装的水平位置和垂直位置的仪器。
水平仪是机床制造、安装和修理中最基本的一种检验工具。
一般框式水平仪的外形尺寸是200×200mm，精度为0.02/1000。
水平仪的刻度值是气泡运动一格时的倾斜度，以秒为单位或以每米多少毫米为单位，刻度值也叫做读数精度或灵敏度。
若将水平仪安置在1米长的平尺表面上，在右端垫0.02毫米的高度，平尺倾斜的角度为4秒，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。
如图:1计算如下:水平仪连同平尺的倾斜角α的大小可以从下式中求出:由tgα= = =0.00002 则α=4秒从上式可知0.02/1000精度的框式水平仪的气泡每运动一个刻度，其倾斜角度等于4秒，这时在离左端200mm处(相当于水平仪的1个边长)，计算平尺下面的高度H1为:tgα= =0.00002 H1=tgα×L1=0.00002×200=0.004(mm)由上式可知，水平仪气泡的实际变化值与所使用水平仪垫铁的长度有关。
假如水平仪放在500mm长的垫铁上测量机床导轨，那么水平仪的气泡每运动1格，就说明垫铁两端高度差是0.01mm。
另外，水平仪的实际变化值还与读数精度有关。
所以，使用水平仪时，一定要注意垫铁的长度、读数精度以及单独使用时气泡运动一格所表示的真实数值。
由此得知，水平仪气泡运动一格后的数值，是根据垫铁的长度来决定的。
水平仪的读数，应按照它的起点任意一格为0。
气泡运动一格计数为1，再运动一格计数为2，以此进行累计。
在实际生产中对导轨的最后加工，无论采用磨削、精磨还是手工刮研，多数导轨都是呈单纯凸或单纯凹的状态，机床导轨的直线度产生性也是少见的(加工前的导轨会有性的现象)。
测量导轨时，水平仪的气泡一般按照一个方向运动，机床导轨的凸凹是由水平仪的移动方向和该气泡的运动方向来确定。
大跨距小步距测量机床运动直线度
维普资讯
交流
线 ｃ ｝５＝０ （ ）２ （ ）后 相 值 ＝ ×ｏ．５ｍ ： ｔ ， 点 对 ｏｏ２ ｍ ． ａ ０ ５ｍ
前 点 的高 度 差 Ａ ． ／ｍ。测 试结 果列 于表 １中 。 ２ ａ ５ｔ ａ
表 ｌ 导 轨 前 端 ２ ０ ｒ 部 分 测 试 结 果 及 处 理 ５０ ｍ ａ
主轴移动直线度的测量 ，并且能够方便地找到需要调整的导轨位置 。
；直 线 度 ；方 法 ； 文献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０ － ４ ２ （０ ８ ５ ０９ — ３ ０ ９ ９ ９ ２ ０ ）０ － ０ ５ ０
１概 述
某 企 业 引 进 一 台 五 轴 联 动 的数 控 镗 铣 床 ，该 机 床 的 水 平 导 轨 长 １． ０５ ｍ，立 柱 跨 距 ２５ ． ｍ， 主在 水 平 导 轨 上 移 动 ８ ｍ。 该 机 床 属 大 型 精 密 机 ． ０ 床 ，对 导 轨 的 直 线 度 和 主 轴 移 动 的 直 线 度 均 有 较 高 的 精 度 要 求 。 因 此 ，除 了在 立 柱 安 装 上 去 之 前 要 保 证 导 轨 的 直 线 度 以外 （ 量 方 法 与 一 般 导 轨 直 线 度 测 量 方 法 相 同 ） 测 ，还 要 在 主 轴 箱 安 装 就 位 之 后 ，保 证 主 轴 的移 动 直 线 度 。特 别
首 先 对 导 轨 前 端 相 当 于 立 柱 跨 距 ２ ０ ｍｍ 的部 分 ，采 ５０ 用 一 般 首 末 相 接 的 办 法 测 量 导 轨 直 线 度 ， 桥 板 跨 距 为 ５ ０ ｍ （ 图 １ ；然 后 再 把 反 射 镜 安 装在 主 轴 箱 上 ，移 动 ０ｍ 见 ）
收 稿 日期 ：２ ０ — ２ ２ ０７ １—７
水平仪的使用方法
水平仪的使用方法一、水平仪的使用和读数水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的不直度、机件相对位置的平行度以及设备安装的水平位置和垂直位置的仪器。
水平仪是机床制造、安装和修理中最基本的一种检验工具。
一般框式水平仪的外形尺寸是200×200mm ，精度为0.02/1000。
水平仪的刻度值是气泡运动一格时的倾斜度，以秒为单位或以每米多少毫米为单位，刻度值也叫做读数精度或灵敏度。
若将水平仪安置在1米长的平尺表面上，在右端垫0.02毫米的高度，平尺倾斜的角度为4秒，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。
如图：1计算如下：水平仪连同平尺的倾斜角α的大小可以从下式中求出：由tg α=LH =100002.0=0.00002 则α=4秒 从上式可知0.02/1000精度的框式水平仪的气泡每运动一个刻度，其倾斜角度等于4秒，这时在离左端200mm 处（相当于水平仪的1个边长），计算平尺下面的高度H1为：tg α=LH =0.00002 H1=tg α×L1=0.00002×200=0.004(mm) 由上式可知，水平仪气泡的实际变化值与所使用水平仪垫铁的长度有关。
假如水平仪放在500mm 长的垫铁上测量机床导轨，那么水平仪的气泡每运动1格，就说明垫铁两端高度差是0.01mm 。
另外，水平仪的实际变化值还与读数精度有关。
所以，使用水平仪时，一定要注意垫铁的长度、读数精度以及单独使用时气泡运动一格所表示的真实数值。
由此得知，水平仪气泡运动一格后的数值，是根据垫铁的长度来决定的。
水平仪的读数，应按照它的起点任意一格为0。
气泡运动一格计数为1，再运动一格计数为2，以此进行累计。
在实际生产中对导轨的最后加工，无论采用磨削、精磨还是手工刮研，多数导轨都是呈单纯凸或单纯凹的状态，机床导轨的直线度产生曲线性也是少见的（加工前的导轨会有曲线性的现象）。
测量导轨时，水平仪的气泡一般按照一个方向运动，机床导轨的凸凹是由水平仪的移动方向和该气泡的运动方向来确定。
机床导轨精度测量方法探讨
（ ）数据的处理 数据处理如图６ ２ 所示 。
间段可以完成一个 中小件的加工 。运用单独的压力 保持及检测装置，我们总结的优点是 ：①可以吸收 液压泵的脉动。②减轻液压油缸到头或换向阀换向
应在恒温室的防振 工作台上进行 ，通常被测件要在
恒温室内放置一端时 间，待其温度与恒温室的温度
一
致时再测量。
时所 引起的液 压冲击 。③可补偿当油温变化时所引
（ ）测 量 方法 评 价 ４
５ ～１０ ０ ｍｍ 的范 围 ５
１ ． 测量圆柱 ２ ． 、９ 螺钉 ３ 向轴 ４ 导 ． 可调测量座 ５ ． 压缩弹簧 ６ ． 百分表 固 定机构 ７ ． 百分表
内 ，此段导轨 呈隆起状态 ，同时 变形也最严 重。 其 他 段符 合 精 度要 求 ，导轨 的 直 线 度误 差 ，， ＝
（ ）最小二乘法 在实际应用中要优于两端点 １
连 线 法 和 最 小 区域 法 ，因为 两 端 点连 线 法在 直 线 度
误差为全凹或全 凸的情况下精度是很低的 ，只有在
误 差在基 准直线上 下时 ，才 与最小 区域法效果 一 样 ，但最小区域法在使用时必须先计算出最／ －乘 ｊ－ ￣ 法才能使用 ，相比较而言 ，最小二乘法手工计算相
针对导轨水平面的平行度我们采用直 观检测的 方法进行测量 ，测量后可进行矫正 ，保证导轨对 工
件的加工精度，由于Ｓ 数控车床的导轨副的形状 ＫＹ
典型机床导轨在水平垂直面内直线度误差的测量方案
6.8）}=0.020mm。
3 测量和计算
3.1 测量流程 测量流程见图 3。
3.2 测量步骤 淤根据该机床尺寸及导轨尺寸进行分
析，因导轨长度为 7380mm，因此将测量分 29 档。于测量
前应先清洁导轨台面，可以用气枪将台面吹干净后并擦拭
· 76 ·
内燃机与配件
图 3 测量流程图
33
32
31 31 31 31 31 31 31 31
在同一水平面内；于接通电源后，将反射镜座靠近自准直
仪的主体，使反射镜正对物镜，使十字线像出现在目镜现
场的正中；盂仔细地沿测量方向移动反射镜座，在各预定
测量位置上读数，并进行数据处理[6-7]。
2.2.2 数据计算例题
淤数据。用分度值为 1义的光学自准直仪和跨距为
250mm 的桥板测量，共测十档，读数为：
large equipment, according to the size and accuracy requirements of the assembly, it is necessary to use other measuring instruments
different from the platform measurement to ensure the accuracy of the machine tool in the assembly. parameter. To this end, the "
陈一铭 CHEN Yi-ming
（上海科技管理学校，上海 200433）
（Shanghai Science and Technology Management School，Shanghai 200433，China）
用合像水平仪测量导轨直线度误差及数据处理
3．数据处理
将测量读数值依次填入实验记录中，并进行数据处理。为了作图和计算方便，最好用简 化读数，即将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差（见例题） 。按上述方法测量若 干次，取其中最大的直线度误差作为被测件的评定值。
4．示例
用合像水平仪测量一窄长平面导轨的直线度误差，仪器的分度值为 0.01mm／m，选用 的桥板跨距 L=200mm（用合像水平仪底座为跨距） 。 解：将导轨分为 n=10 测量段，顺测（从首点至终点） 、回测（由终点至首点）各一次， 测得的数据列入表 1。 为 了 便 于 数 据 处 理 ， 将 各 测 点 的 读 数 平 均 值 ai 同 减 一 个 数 a 来 得 出 相 对 差
图 1 合像水平仪外形及结构原理
使用时将合像水平仪放在被测表面上，或将其置于跨距为 L 的桥板（图 2）上相对不 动，再将桥板放于被测表面上。
图 2 桥板图
图 3 气泡成像
通过两光学棱镜将气泡两端像的一半多次反射， 可从窗口看到汽泡两端的半边像。 如果 被测表面无直线度误差， 此时水准器上的汽泡处于两棱镜的中间位置， 气泡两端的半边像合 在一起，其视场如图 3 (a)所示。若被测表面不直或安放位置不理想（即与大地水准面有一 微小倾斜角） ，导致汽泡移动，此时两半边像错开，其视场如图 3(b) (c)所示。 将合像水平仪置于 1m 长的被测表面上，若该段表面有一微小倾角，水准器的汽泡向 右偏移，则从窗口内看到的两半边合像右半长些，左半边短些，此时将读数装置朝“十”方向 旋转带动螺杆向下移动，经杠杆作用，水准器处于水平位置。在这一过程中，可以见到左半 边像逐渐增长，右半边像逐渐缩短，直到两半边像逐渐重合，转动读数装置带动刻度盘（圆 周等分 100 刻度）转过的格数，即是合像水平仪在 1m 长度上倾斜的高度差。 对合像水平仪进行读数时，应先从毫米刻度标尺读整数，再从刻度盘上读小数；转动读 数旋钮带动刻度盘转一圈（100 格刻度）时，精密螺杆带动刻度指标移动 1mm，所以，刻 度盘上每一格，代表仪器在 1m 长度上高度差为 0.01mm。 例如：毫米刻度指标所指刻度是 3mm 多一点，刻度盘上刻度为 14 格（即 0.140mm） ， 则合像水平仪的读数值为 3.140mm。 注意：由于本实验直线度误差很小，没有超过 1mm，可不读毫米刻度，这样更为简捷。
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二、CA6140车床结构
1、 CA6140车床基本结构
CA6140型卧式车床属通用的中型车床。其外型 如图所示。
进给箱
CA6140车床外形图
2、 CA6140车床型号解释
床身上最大回转直径为400mm的卧式 车床的型号为：
方框式水平仪测量CA6140 车床导轨直线度误差
主要内容
一、发放工作任务单
二、CA6140车床结构 三、机床导轨直线度及测量仪器 四、机床导轨直线度的测量仪器主要特点及应用
五、直线度误差测量步骤与方法 六、总结本课题
一、发放工作任务单
需方单位名称
学院
完成日期
2012.12.16
序号 1
维修名称 机床导轨
该位置读数为： -2.5格
该位置读数为： +1.5格
水平仪测量导轨垂直平面内直线度的方法
1、将导轨分为若干断，其长度应与水平仪长度相 适应。然后从左向右，依次首尾相连逐段测量导轨， 按上面水平仪的读法进行读数，逐一进行记录。
2、将记录的数据，逐点累积绘制出导轨在垂直平面 内的直线度误差。然后计—框架 2—主水准器 3—调整水准器
当水平仪处于水平位置时， 水泡的位置如图：
零线（基准线）
水泡
框式水平仪的工作原理 水泡
水平仪
测量面
"
水平面
每误差一格所产生的角度误差为4" ，所以
1000×tg4" ≈ 0.0194≈0.02mm 所以该水平仪的精度 i = 0.02／1000
框式水平仪的读法
机床型号 CA6140车床
数量 6台
技术标准 符合机床正常加工标准
维修批准时间
年月日
批准人
维修任务时间
年月日
发单人
接单时间
年月日
接单人
维修班组
机修钳工组
1、本通知单一式四份，分别由通知人、批准人、维修主管经理及维修班组存备， 相关人员必须按规定要求认真填写并检查执行不得有误。
2、本维修通知单：其技术标准，产品规格型号、数量已清，维修部门必须按通知 时间优质完成。
（4）提高导轨直线度误差的措施
①、机床制造时应从结构、材料、润滑、防护装置等 方面采取措施以提高导轨精度；
②、机床安装时，应校正好水平和保证地基质量； ③、使用时，要注意调整导轨配合间隙、同时保证良
好的润滑和维护。
2、机床导轨直线度的测量仪器
导轨直线度的测量仪器常有3种：
（1）、水平仪； （2）、自准直仪； （3）、激光干涉仪。
自准直仪测量法：精度比水平仪测量法高，但不易达到很高精度（ 5um/m ） 测量范围越大，偏差越大。主要应用中等长度导轨直线度 测量。
激光干涉仪测量法：测量距离大，测量速度快（ 0.4um/m ） ，测量精度高，可 连续测量和采 用微型计算机进行数据处理，显示和打印， 抗干扰能力强价格昂贵。 主要应用很高精度要求导轨测量。
1、绝对读数法： 直接读出气泡偏离零线的格数，我们习惯气泡向右方
+ － 偏离为正（ ），想左方偏离为负（ ） 。如先图：
该位置读数为: +2格
该位置读数为：－3格
2、平均值读法：
以两长刻线为基准向同一方向分别读出气泡停止的格 数，两数相加除以2，既为其读数。仍然我们习惯气泡向 右方偏离为“+”，想左方偏离为“-”。如下图的读数为：
五、直线度误差测量步骤与方法
水平仪测量测量步骤
第一步
第二步
第三步
第四步
将水平仪调 选择合适精 零放在专用 度的水平仪、 桥架上，把 合适步距的 专用桥架放 专用桥架。 在被测导轨
的一端开始 进行测量。
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
例题：
长为1600mm的导轨，用精度为0.02/ 1000的框式水平仪测量 导轨在铅垂平面内的直线度误差。水平仪垫铁长为200mm，分为 8段测量。用绝对读数法，每段读数依次为： +1、 +1、+2、0、 -1、-1、0、-0.5。 （1）、绘制导轨的直线度误差曲线； （2）求出导轨的直线度误差值。
类代号：车床类 组、系代号：卧式车床 主参数：Φ400mm
C 61 40
三、机床导轨直线度及测量仪器
1、机床导轨直线度误差定义
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。
（1）导轨的直线度误差的表现形式
①、导轨在水平面内的直线度（弯曲） ②、导轨在垂直面内的直线度（弯曲）
水平仪类型
方框式水平仪
合像水平仪
电子水平仪
自准直仪类型
读数系统不同
光学自准直仪
数字自准直仪
激光干涉仪类型
激光干涉仪
单频激光干涉仪
双频激光干涉仪
FEANOR SCALER单频激光干涉仪
ZLM700双频激光干涉仪
四、机床导轨直线度的测量仪器主要特点及应用
水平仪测量法： 操作简单，使用方便，成本低廉；精度较低（20um/m） 数据采集和整理较难，测量水平面内直线度困难。主要 应用测量较短导轨垂直面直线度。
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
框式水平仪
框式水平仪态万的结构: 框式水平仪由正方形框架1、主水准器2和调整水 准器3组成，见下图。 框架的测量面上有V形槽，以便在圆柱面或三角 形导轨上进行测量。水准器是一个封闭的玻璃管，管 内装有酒精或乙醚，并有一定长度的气泡。
解：1、先绘制如下的方框
然后按所测量的误差格数进行逐一进行 累加，0~200误差为 +1 格，如下图：
公式：Δ= n × i × L 其中Δ为直线度误差，i 为水平仪的精度， L为测量的 长度。
例题：
长为1600mm的导轨，用精度为0.02/ 1000的框式水平仪测量 导轨在铅垂平面内的直线度误差。水平仪垫铁长为200mm，分为 8段测量。用绝对读数法，每段读数依次为： +1、 +1、+2、0、 -1、-1、0、-0.5。 （1）、绘制导轨的直线度误差曲线； （2）求出导轨的直线度误差值。
（2）导轨直线度误差对加工精度的影响
导轨直线度误差对不同的加工方法和加工对象，都 会产生不同的加工误差。在分析导轨直线度误差对加工 精度的影响时，主要应考虑导轨直线度误差引起刀具与 工件误差敏感方向的相对位移。
（3）影响导轨直线度误差的因素
影响导轨导向精度的因素有制造、安装、磨损 以及使用过程中的受力、受热等方面的原因。