导轨直线度的检测方法

导轨直线度的检测方法
机床导轨一般时由两条以上的单根导轨组合而成。

按外型可分为矩形导轨和V 型导轨。

按工作方式可分为直线运动导轨和旋转运动导轨。

导轨的直线度可分解为互相垂直的两个平面的直线度，即垂直面内的直线度(见图3-3-1)和水平面内的直线度(见图3-3-2)。

图3-3-1 垂直平面内的直线度检测图3-3-2 水平面内的直线度检测
由图3-3-1和图3-3-2所示，导轨的直线度就时指:组成V形(或矩形)导轨的平面与通过该平面的垂直平面(或水平面)的交线的直线度。

常用的检测工具有:水
平仪、平尺以及光学仪器入自准仪、钢丝和显微镜等。

当被测件长度不大于
1600mm时，选用水平仪、平尺或光学仪器，当被测件长度大于1600mm时，测只可用水平仪和光学仪器检测。

评定机床导轨的直线度误差的方法有最小包容区域法和两点连线法两种。

1(间隙法
间隙法是指用量块(或)塞尺测量被测平面导轨和测量基准线(常用平尺类量具体现)间的间隙，直接评定直线度法差值的方法。

如图3-3-3所示，将一标准平尺置于被测平面导轨上，在距离平尺两端各约
2/9L(L为平尺长度)处垫上等量块。

然后用片状塞规或塞尺测检平尺工作面和被测导轨面间的间隙。

若将实测间隙减去所用的等高量块的高度值后，小于机床规定的直线度允差:则说明该机床的导轨直线度误差符合精度要求。

图3-3-3 1——等高块 2——量块
例:某机床导轨的直线度的允差为0.012mm/m。

等高量块高度为h。

若选用h0mm 厚的片状塞规或塞尺，在导+0.012
轨上相距为1m的任何地方均不能塞入，则该导轨的直线度符合精度要求。

2(指示器法
此法常用于检测中、小型导轨在垂直平面和水平面内的直线度。

为了降低测量时读数的不确定度，在被测导轨上移动的桥板跨距d取为d?(0.1~0.25)L。

而且，d值应小于或等于500mm，L为导轨长度。

图3-3-4所示为垂直平面内直线度的检测。

首先，将平尺工作面放成水平状，并尽可能靠近被测导轨，距离愈近愈好。

然后，将安装有指示器的桥板置于被测导轨上，调整平尺，使指示器在其两端面的读数相等。

在导轨全长上移动桥板，间隔dmm读取指示器读数，最后，以指示器读数的最大差值作为导轨全长内的直线度误差值。

为了减小因桥板与导轨接触不良或者平尺上刮点对测量精度的影响。

桥板或导轨的结合面应采用配刮，平尺与指示器测头间可加一块规。

图3-3-5为水平面内导轨直线检测示意图。

检测时，将平尺工作面侧放在被测导轨旁，调整平尺。

使指示器在其两端面的读数相等，其他测量步骤与数据处理方法同检测垂直平面内的导轨直线度误差相同。

图3-3-4 垂直平面内图3-3-5 在水平面内 3(钢丝法
钢丝法是指以张紧的一根直径约为0.1mm的钢丝作为测量基线，利用显微镜测出被测导轨相对于测量基线的偏离量，从而评定被测导轨的直线度的方法(见图3-3-6)。

该方法一般只用于检测导轨在水平面内的直线度。

安装钢丝时，张紧力应为钢丝拉断力的30~80%。

检测前，调整钢丝安装架，使其与被测导轨在水平面大致平行。

在桥板上垂直安装一个带有水平调整测微装置的显微镜，在钢丝某端点，调显微镜，使其镜头上的刻度与钢丝重合。

此时，记下显微镜上可动分划扳手轮上的读数。

并以Z表示。

然手，沿被测导轨按一定步距移动桥板(步距用x表示)，记录各测点读数值(x，Z)，并将其绘制在直角坐标图上，按照两端点连线法求得导轨的直线度误差。

图3-3-7是由测量值x与z绘制而成，x代表桥板移动值;z代表对应于x的显微镜读数。

顺序连接各点，并将其首尾两点B，E连接得连线L。

沿Z方向量出各点在连线L上，下方的最大和最小值d和d(位于BE.BEmaxminL上方的值为正，反之则为负)，于是，所测导轨的直线度值为 EB
f= d — dBE max min
采用钢丝法检测导轨在水平面内的直线度时，其检测精度一般可达?0.01mm。

但是，所用钢丝的线径偏差与检测时的外界条件如振动、气流等因素，均会影响检测精度，因此，应特别注意。

4(水平仪法
水平仪检测法检测精度较高，使用方便，故应用较广。

水平仪的读数方法有两种，一种是绝对读数法，另一种为相对读数法。

该方法适用于检测大、中型导轨在垂直平面的直线度。

水平仪分普通式(见图3-3-8)和框式(见图3-3-9)两种。

它由壳体和气泡两部分组成，气泡是水平仪的主要工作部分，一般有主水准和横水准。

检测时，水平仪是利用气泡边缘在玻璃管上的刻度进行读数。

水平仪的分度值是表示气泡移动一格时，在被测长度为1m的两端高度差。

采用绝对读书法时，水平仪在测量起端时气泡处于下中间，则读作“零”。

后续测量中，若气泡偏向起端，则读负值;若气泡偏离起端，则读作正值。

采用相对读数法时，水平仪在测量起端时的读数均认作“灵”，后续测量中，记下每一测点的气泡与前一
测点的移动变化方向和刻度的格数，读数值正负符号的选择与绝对读数法相同。

检测时，将水平仪置于一跨距为d的桥板上，桥板在被测导轨上连续移动，测得相关数据，并依次作出导轨直线度曲线图。

然后，按照精度检验中规定的评测方法即可求得被测导轨的直线度误差。

例:一导轨有效长度为3000mm，选用桥板跨距d=300mm，水平仪的分度值
τ=0.01mm/m。

测量时、采用相对读数法，各点读数a(水平仪的格数)如下:
测点序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水平仪示值a +1 +2 0 1 2 +1 -3 -1 -1 +1 选取作图比例为:x方向1:30;z方向10:1(格)。

如图3-3-10所示，由于
a1=+1;a2=+2，则表示测点2相对于测点1的水平仪读数变化了2格。

且气泡移动方向偏离测点1，故Z2=+3;依此类推作出Z3，Z4,…;并顺序连对各测点，得到导轨直线度曲线图3-3-11(图中实线部分)。

根据最小包容区域法评定原理，在图3-3-11上作导轨直线度曲线的外接多边形，见图3-3-11中虚线部分(注意应为凸多边形)。

尔后，沿z方向量取该多边形的最大距离f(此图f=3.6(格))，则该导轨在垂直平面内全长上的直线度误差为: Fmax=τ d f=0.01/1000 x300x3.6=10.8μm。