导轨直线度误差测量教学文案
机床导轨直线度误差检测(精)
实训十机床导轨直线度误差检测一.实训目的1、了解机床导轨直线度检测内容、原理、方法和步骤2、掌握方框水平仪的使用方法3、实训中测试数据的处理及误差曲线的绘制二.实训设备车床床身、方框水平仪、桥板三.实训原理直线度误差就是实际直线对其理想直线的变动量。
直线度误差的评定方法有:1.最小包容区域法;2.最小二乘法;3.两端连线法。
其中最小包容区域法的评定结果小于或等于其它两种方法。
在下图中,以最小包容区域线L MZ作为评定基线求得直线度误差f MZ的方法,就是最小包容区域法。
对给定平面或给定方向的直线度误差f MZ,其计算方法:f MZ=f=d max-d min式中d max、d min——检测中最大、最小偏离值,d i在L MZ上方取正值,下方取负值。
机床导轨直线度检测方法很多,有平尺检测、水平仪检测、自准仪检测、钢丝和显微镜检测等。
本次实训用水平仪检测。
水平仪的刻度值有0.02/1000—0.05/1000,0.02/1000表示将该水平仪放在1m长的平尺表面上,将平尺一端垫起0.02mm高时,平尺便倾斜一个α角,此时水平仪的气泡便向高处正好移动一个刻度值(即移动了一格。
水平仪和平尺的关系见下图水平仪测量升(落差原理图tgα=ΔH/L=0.02/1000=0.00002由于水平仪的长度只有200mm,所以tgα=ΔH1/L=ΔH1/200ΔH1=200× tgα=200×0.00002=0.004mm可见水平仪右边的升(落差ΔH1与所用的水平仪规格有关,此外在实际使用水平仪也不一定是移动一格,例如移动了两格,水平仪还是200mm规格,则升(落差ΔH1为tgα=0.02×2/1000=ΔH1/200ΔH1=200×0.02×2/1000=0.008mm水平仪读数的符号,习惯上规定:气泡移动的方向和水平仪移动方向相同时,读数为正值,反之为负值。
四.实训步骤1、检测床身前,擦净导轨表面将床身安置在适当的基础上,并基本调平。
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）
导轨直线度误差测量实验指导
导轨直线度误差测量实验指导一、实验介绍直线度是限制实际直线对理想直线变动量的一种形状公差。
直线度误差可用刀口尺、平板和带指示表的表架、水平仪和桥板、自准直仪和反射镜等设备与装置进行测量。
本实验将用光学自准直仪和反射镜对直线导轨的直线度误差进行测量。
二、实验目的1.了解光学自准直仪的原理、结构及操作方法；2.掌握直线度误差的测量与数据处理方法。
三、测量原理直线度误差通常按与理想要素比较的原则进行测量，其测量原理如图1所示。
用准直光线、水平面或高精度平板的平面构成一条模拟理想直线L，将被测实际直线L′与模拟理想直线进行比较，若能直接测出被测的实际直线上各点相对于理想直线的绝对距离y0，y1，…, y n，或相对偏距Δ0，Δ1，…，Δn，则这种测量方法称为直接测量法；若每次测量的读数仅反映相邻两测点的相对高度差δ0，δ1，…，δn，通过累加后，才能获得相对偏距，则这种测量方法称为间接测量法。
不管采用哪种测量方法，其最终目的都是要按各测点的相对偏距，作出被测实际直线的折线图，最后按最小条件确定被测实际直线相对于理想直线的变动量，即直线度误差值。
图1 直线度误差测量原理三、测量仪器——光学自准直仪1. 光学自准直仪的测量原理光学自准直仪（如图2（a））是一种精密测角仪器。
它应用自准直原理进行测量，以光线体现被测直线的理想直线（即测量基准）。
如图2（b）所示，光线由光源5发出，形成平行光束将自准直仪中的十字分划板4的十字刻线经物镜6投射在反射镜7上，经反射后，成像在目镜分划板2上。
若反射镜与平行光束垂直，则平行光束沿原路返回，反射回来的十字刻线的影像与目镜分划板2的指示线重合（如图2（c））。
如果桥板8接触的相邻两个测点之间存在高度差h而使反射镜与平行光束不垂直，即反射镜产生倾斜角θ则反射光轴与入射光轴成2θ，使十字刻线的影像相对于目镜分划板2的指示线产生相应的偏移量a（如图3（d））。
偏移的格数由固定分划板3和读数鼓轮1读出。
直线度误差的测量教案
任务二直线度误差的测量【课题名称】平面零件直线度误差的测量【教学目标与要求】一．知识目标了解直线度误差的检测工具及测量方法。
二．能力目标能够正确使用百分表、框式水平仪和自准直仪进行测量，并准确计算误差值。
三．素质目标熟悉平面零件形位误差的检测原理、测量工具和使用方法，并能准确计算其误差。
四．教学要求能够按照误差要求正确地选择检测工具，并能够掌握测量工具的使用方法，对工件进行准确测量。
【教学重点】框式水平仪、自准直仪和百分表的使用，各种形位误差的检测方法。
【难点分析】精度为 0.02 mm/m的水平仪测量长度为200 mm长的实际误差值的计算。
从误差图形求出最大的误差值。
【分析学生】该内容的难度较大，特别是直线度误差值的计算和平面度零位调整比较难以理解，需要多做解释，学生才能够掌握。
尤其是零位调整的方法更难懂，一定要把原理讲透。
【教学设计思路】本次课内容较多，且内容难懂，建议分成4学时，以保证有更多的练习机会。
由于实训条件所限制，可以分组进行测量，教师应先讲解水平仪的测量原理，并计算按照200 mm长为一段测量时水平仪的实际误差，再让学生测量，然后按结果来讲述如何计算两端直线度的误差值。
对于平面度的检测也应先讲测量原理和方法，再给学生实测，最后介绍如何调零位计算误差值，边讲边练再总结提高。
本次课教学一定要做好预习工作。
【教学安排】4学时先讲后练，以练为主，加强巡视指导。
【教学过程】一. 复习旧课在形状和位置误差中，直线度误差在平面零件中出现得比较多，大家是否还能记住这些形位公差的含义呢？二、导入新课需要应用什么测量工具来检测零件的直线度，对于测量出来的数值又需要进行什么样的处理才能得出正确的误差值？这是本次课程的主要内容。
三、讲授新课直线度误差一般是指机床导轨在全部长度上的实际直线度与理想直线的偏差值，它关系机床的精确度，影响加工工件的质量，对于高精度的数控机床来说，控制直线度误差在允许的范围内就显得更为重要。
导轨直线度误差的测量
导轨直线度误差的测量作者：王丽凤孔庆忠田建成来源：《科技创新与应用》2016年第19期摘要：导轨直线度误差的大小直接影响到工件的加工精度，文章采用了简单而容易操作的导轨直线度误差测量方案。
把激光传感器安装在测距装置上，使之沿着工作台移动，工作台和被测导轨放在同一平板上，以保证有共同的测量基准。
将测得的数据用最小包容区域法做出评定，同时用matlab对数据进行精确的处理，由此便实现了对导轨快速、精确的测量。
关键词：导轨直线度；激光传感器；最小区域法引言随着科学技术的不断创新与发展，对各领域生产过程中的形位参数精度要求越来越严格了。
导轨直线度作为形位误差之一，直接影响到了生产零件的精度、性能、质量及沿导轨运动的运动精度。
非接触的测量技术避免了许多传统接触式测量的缺点，而且也扩大了测量的范围。
所以，对导轨直线度误差的非接触式测量的研究具有深远而重大的意义，提高导轨直线度的精确度能改善加工、运动以及测量的精确度。
测量运动中导轨的直线度误差技术的开发与不断优化将会给测量技术开辟更加光明的前进道路。
1 直线度误差的概念及现状直线度误差就是被测线相对于理想直线的变动量，就国内外直线度测量现状来看，精度低于0.5um/m的划分为一般精度，高于0.5um/m划分为高精度，高于0.1um/m就进入世界先进水平。
2 导轨直线度误差的测量方法按测量器具是否直接与被测导轨接触分类，导轨直线度误差的测量方法分为接触式和非接触式测量。
接触式测量主要有：跨步仪法、平尺法、千分表法、水平仪检验法、拉钢丝法和测微仪法等。
非接触导轨直线度测量方法有：激光准直仪法、双频激光准直仪法、激光干涉法、基于偏振干涉原理的线偏振光横向调制光束测量直线度、图像法等。
非接触测量法的前两种方法在测量过程中的操作量是很大的，而且技术要求也比较高，在一般的实验室里是不可能实现的。
另外，以上两种测量方法在经济要求上也比较高。
基于以上原因，文章提出了一种易于在一般实验室里实现的导轨直线度误差的非接触测量方法。
机床导轨的精度检测1-教案
机床导轨的精度检测1-教案表JX—2淮海技师学院教案编号：SHJD—508—14 版本号：A/0 流⽔号：课题：机床导轨的精度检测教学⽬的、要求：使学⽣了解机床导轨的功⽤、形式和基本制度使学⽣掌握机床导轨直线度的检测⽅法教学重点：机床导轨直线度的检测⽅法教学难点：机床导轨直线度的检测⽅法授课⽅法：引导法、讲授法、练习法教学参考及教具（含电教设备）：多媒体课件板书设计：第三节机床导轨的精度检测⼀、导轨的功⽤、形式和基本制度（⼀）导轨的功⽤1、⽀承导轨2、动导轨3、直线运动导轨的导向原理分析图3-15（⼆）导轨的主要组合形式及其应⽤（三）导轨的基本制度⼆、导轨直线度的测量（⼀）导轨直线度的测量⽅法1、研点法2、平尺拉表⽐较法3、⽔平仪检验法4、光学平直仪测量法5、导轨直线度曲线图的绘制法6、测量基准的概念（⼆）基准转换的图解法（三）基准转换的坐标变换法注：要求以⼀块⿊板的版⾯来进⾏板书设计教案纸教学过程学⽣活动学时分配复习检测设备⼏何精度时常⽤的⼯具和量具有哪⼏种？导⼊机床的运动精度直接取决于机床导轨的形状和位置精度，因此，导轨的精度就决定了机床的运动精度，那么如何对机床导轨的精度进⾏准确的检测呢？这就是我们这节课要学习的内容。
新课⼀、导轨的功⽤、形式和基本制度（⼀）导轨的功⽤导轨⽤于⽀承并引导运动部件，使之沿直线或圆周⽅向准确地运动。
1、⽀承导轨：在⼀对导轨中，与⽀撑件连成⼀体固定不动的导轨称为⽀承导轨。
2、动导轨：在⼀对导轨中，与运动部件连成⼀体的导轨称为动导轨。
3、直线运动导轨的导向原理分析图3-15（⼆）导轨的主要组合形式及其应⽤1、双⼭形导轨2、V形导轨3、双矩形导轨4、⼭形-矩形导轨5、燕尾形导轨6、双圆柱形导轨7、矩形-燕尾形导轨8、V形-平⾯形导轨学⽣回忆前次课的内容，回答⽼师的提问。
学⽣简单了解学⽣讨论各种组合形式导轨的异同点。
分配（三）导轨的基本制度导轨的基本精度⼀般是指导轨的导向精度，即动导轨沿⽀承导轨运动时运动轨迹的准确性。
活动二_水平仪测量直线度误差
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• 解:⑴画出导轨直线度误差曲线图：
• ⑵由图可见最大误差在导轨长度为2400mm处。其最大误
差格数为：n＝4－0.5 － 3×800/2400 ＝2.5(格)
• ⑶求直线度误差Δ＝nil Δ＝2.5×0.05/1000×400 ＝0.05(mm)
H 2
0.02 250 1000
0.005(mm)
• 在离左端500mm处
H 3
0.02 500 1000
0.01(mm)
• 2、水平仪的读数方法
• ⑴绝对读数法 ——气泡在中间位置时读作“0”，以零线为基准，
气泡向任意一端偏离零线的数，即为实际偏离的格 数。
• 气泡向右移动为“＋”，向左移动为“－”
方向一致时为“＋”，反之为“－”。
两端点连线法
• ⑷把各段测量读数逐点积累,画出导轨直线度曲线图。 • ⑸用两端点连线法或最小区域法确定最大误差格数及误差
曲线形状。
最小区域法
• ⑹将误差格数换算为导轨直线度误差 • 公式：Δ＝nil 式中：Δ—导轨直线度误差数值，mm;
n—曲线图中最大误差格数； i —水平仪的读数精度； l —每段测量长度，mm。 n＝4－ (600×1.5)/1600 ——相似三角形计算方法 ＝4－0.5625＝3.4375≈3.44（格） Δ＝nil ＝3.44 ×(0.02/1000) ×200 ＝0.01376≈0.014(mm) 答：导轨在铅垂平面内的直线度误差值0.014mm。
作业布置：
1、任务小结：方案的确定、量具准备、实施步骤、数据 处理、心得体会；
2、用精度0.05/1000的水平仪，测量一长4000mm导轨在垂直平 面内的直线度误差，其全长直线度允差≤0.08mm，现分10段 测得格数如下：－1、0、＋1.5、 －1、＋1.5、 ＋2、 －0.5 、－0.5、 ＋1、0。求：
《测量机床导轨直线度误差》说课稿
《测量机床导轨直线度误差》说课稿“建构知识体系，铸就工匠品质”，各位评委大家好，我本次说课的课题是《测量机床导轨直线度误差》。
建构主义认为，学习是学习者借助外界帮助，逐步同化新知，最终实现意义构建的过程，本课将以建构主义为指导实施教学，我将分别从“思”、“行”、“悟”三个方面来介绍我的课堂。
“思”一堂好的课离不开一个全面的思考，这是我基于建构主义所设计的教学模型。
根据教学任务分析学习者、学习内容，教学目标得出实践内容，并为之匹配相应的教法学法，进而展开实施。
（一）学习者本次学习者为数控专业高二年级学生，该专业学生，思维活跃，喜欢探索。
经前期学习，已了解了直线度误差测量原理，会用两端点连线法计算测量数据，掌握部分几何公差的测量方法，具备了测量直线度误差的知识储备。
（二）学习内容学习内容选自高教版《零件测量与质量控制技术》项目三、任务2、活动二中的“用水平仪测量直线度误差”。
本课介绍了水平仪的结构原理、直线度误差测量原理和两端点连线法。
根据建构主义邻近发展区，添加水平仪的读数校零，设计用水平仪测机床导轨直线度误差，将理论知识外化为实践操作能力。
（三）教学目标这是我的三维目标：知识与技能：1、能检查水平仪零位并正确读数；2、能规范的用水平仪测量机床导轨直线度误差；过程与方法：通过移动学习、同伴互助、自评互评、多方评价、多层次评价等方式，学习水平仪测量直线度的方法和规范，掌握测量技能。
情感态度与价值观：在学习过程中保持浓厚的学习兴趣并提升小组合作意识和交流、沟通能力。
教学重点和难点直线度测量涉及的知识点较多，前承水平仪读数，后启两端点连线法，因此设计本课的教学重点为用水平仪测量机床导轨直线度误差的方法。
学生在测量时往往会忽视测量细节，测量不规范，为培养学生的工匠品质，确定本课的教学难点为用水平仪测量机床导轨直线度误差的规范。
（四）教法学法本课一课时，学生两人一组，一人操作，一人观察，测量一遍后交换再测。
导轨直线度误差的测量
导轨直线度误差的测量导轨直线度误差是指导轨表面所形成的直线与拟合理想直线之间的偏差量。
在机械设备的制造和装配过程中，导轨直线度误差是一个常见的问题。
因此，测量导轨直线度误差对于保证机械设备的精度和稳定性非常重要。
本文将介绍导轨直线度误差的相关知识和测量方法。
一、导轨直线度误差的类型和特点导轨直线度误差包括以下两种类型：1.平面度误差：平面度误差是指导轨表面的相邻两点构成的线段与平面的偏差。
平面度误差常常会导致导轨的弯曲变形或者非正常磨损，从而影响机械设备的精度和稳定性。
2.直线度误差：直线度误差是指导轨表面的直线形状与理想直线之间的偏差。
直线度误差常常会导致机械设备的运动出现不稳定或者无法实现精确位置控制。
尽管导轨直线度误差的类型各不相同，但是它们都具有以下几个特点：1.导轨直线度误差是常见的机械精度问题，可以通过测量和调整进行解决。
2.导轨直线度误差对机械设备的精度和稳定性都有着较为明显的影响。
3.导轨直线度误差的测量需要专业的仪器设备和技术支持，需要依靠专业人员进行操作。
二、导轨直线度误差的测量方法为了测量导轨直线度误差，需要使用高精度的测量仪器，如光学平台、激光干涉仪、数控坐标测量机等。
下面将介绍一些常用的导轨直线度误差测量方法。
1.平面度误差的测量：平面度误差的测量可以通过使用平面度检测仪器进行，这种仪器可以对导轨表面进行扫描，得到与平面的偏差量。
平面度误差的测量需要进行多次测量，并且在不同位置进行扫描，以确保测量结果的准确性。
2.直线度误差的测量：直线度误差的测量可以通过使用激光干涉仪进行，这种仪器可以在导轨上发射一束激光，并通过探测器对反射的激光进行测量。
通过这种方式可以得到导轨表面的直线度误差，进而进行调整。
3.坐标定位误差的测量：在机械设备中，坐标定位误差也是非常重要的问题。
可以通过数控坐标测量机进行坐标误差的测量。
使用数控坐标测量机可以对导轨进行精确的位置控制，并对其精度进行评估。
宁波技师学院导轨直线度误差的测量报告
宁波技师学院导轨直线度误差的测量报告
班级 06数控（六）2 姓名伊敏峰日期 2012.2.15 得分一．实验目的
1.学习并掌握框式水平仪、合像水平仪的使用方法。
2.学习导轨直线度测量与形位误差的检测方法。
3.为日后检验导轨提供帮助。
二．实验设备（或仪器）
1.C6136导轨一台
2.框式水平仪2台
3.合像水平仪1台
4.检测桥板1套
三．实验步骤
1.操作要点
①操作时身体不得接触任何被测量工件及与被测工件直接接触的工件，以
免增加误差。
②在读取数值时，合像水平仪中间两瓣水准泡必须重合。
③水平仪移动时必须平稳。
2.操作步骤
①在导轨上放上桥板。
②在桥板上放上框式水平仪。
③调平导轨保证其两端±0.04。
④把框式水平仪换上合像水平仪进行测量并记录。
3.注意事项：测量中导轨不得有震动，移动的水平仪不能掉头。
4.记录表
5.数据处理：计算法
作图法
△=inl=0.01/1000*[49.3-(-20.1)]*200=0.138
四．结论：通过对该导轨测量计算直线度误差为0.14大与国家标准±0.02/1000mm不符合要求。
导轨直线度误差测量
实验二导轨直线度误差测量一、实验目的1、了解合像水平仪或自准直仪的结构并熟悉使用它测量直线度方法；2、掌握给定平面内直线度误差值的评定方法；3、掌握按两端点连线和最小条件作图求解直线度误差值的方法。
二、实验内容：1、了解实验使用的仪器的原理及使用方法；2、测量给定导轨的直线度；3、数据处理。
三、实验步骤及要求：1、直线度误差的评定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。
测量数据可以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,也可以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)评定基准，由获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。
2、用合像水平仪测量直线度误差(1)量仪说明和测量原理合像水平仪是一种精密测角仪器,用自然水平面为测量基准。
合像水平仪的结构见图1，它的水准器8是一个密封的玻璃管，管内注入精镏乙醚，并留有一定量的空气，以形成气泡。
管的内壁在长度方向具有一定的曲率半径。
气泡在管中停住时,气泡的位置必然垂直于重力方向。
就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。
利用这个原理，将水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距的两点间高度差，如图2所示。
在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称地按弧度值(mm/m)刻有若干条等距刻线。
水平仪的分度值i用[角]秒和mm/m表示。
合像水平仪的分度值为2"，该角度相当于在1m长度上，对边高0.01mm的角度，这时分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。
1－底板；2－杠杆；3－支承；4－壳体；5－支承架；6－放大镜；7－棱镜；8－水准器；9－微分筒；10－测微螺杆；11－放大镜；12－刻线尺图 1 合像水平仪I－桥板；Ⅱ－水平仪；Ⅲ－实际被测直线；L－桥板跨距；0,1,2,…,n－测点序号图 2 用水平仪测量直线度误差时的示意图参看图1和图3，测量时，合像水平仪水准器8中的气泡两端经棱镜7反射的两半像从放大镜6观察。
导轨直线度误差测量方法
导轨直线度误差测量实验教学大纲一、学时：实验学时：1二、适用专业及年级机械设计、机电、过程控制、车辆等机类、近机类，3年级三、实验目的与要求1.了解光学自准直仪的结构、测量原理和操作方法；2.掌握直线度误差的测量和数据处理方法。
四、测量原理直线度误差通常按与理想要素比较的原则进行测量，其测量原理用准直光线、水平面或高精度平板的平面构成一条模拟理想直线L，将被测实际直线'L与模拟理想直线进行比较，若能直接测出被测的实际直线上各点相对于理想直线的绝对距离y0,y1,…，y n,或是相对偏差△，△1，…，△n，则这种测量方法称之为直接测量法；若每次测量的读0数仅反映相邻两测点的相对高度差δ1，δ2，…，δn，通过累加（即△k=∑δi）后，才能获得相对偏差，则这种测量方法称之为间接测量法。
不管采用哪种测量方法，其最终目的都是要按照各测点的相对偏差，作出被测实际直线的折线图，最后按最小条件确定被测实际直线相对于理想直线的变动量，即直线度误差值。
五、测量仪器自准直仪、桥板六、测量步骤1.将自准直仪放在靠近导轨一端的支架上,接通电源.调整仪器目镜焦距,使目镜视场中的指标线与数字分划板的刻度线均为最清晰.2.选取被侧导轨上1米长度,将其等分成10小段,同时调整桥板下两支点的距离L,使其刚好等于小段的长度;将反射镜固定在桥板上,然后将桥板防置于被测物体上,使其与自准直仪的光轴垂直.3.分别将桥板移至导轨两端,调整光学自准直仪的位置,使“十”字影像均能清晰的进入目镜视场.调整好就不能再移动仪器.4.从导轨的一端开始测量,按照顺测﹑回测的顺序使桥板按跨距前后衔接的移动桥板;在每一个测量位置上,移动测微读数鼓轮5,使指标线位于“十”字影像的中心,并记录下该位置的读数.如果测量准确,我们要求在顺测与回测过程中,对于同一小段上前后两次测量的读数不能差别1个格数.5.按照实验报告要求,进行数据处理,作出误差图线,根据最小条件,求出直线度误差,并作出被测导轨的合格性判断.七、数据处理1.对各测量位置的读数作累加生成,以获得各测点相对于0点的高度差,即△k=∑δi.2.在实验报告的坐标纸上，用横坐标χ表示测点序号，用纵坐标У表示各测点相对于0点的高度差△k，作出误差折线。
单元二CA6140车床导轨直线度误差检测教学目标知识目标1掌握
单元二：CA6140车床导轨直线度误差检测教学目标知识目标：1.掌握直线度公差内涵、特点及在图样上识读和标注方法2.熟悉合像水平仪等测量仪器的测量原理以及使用方法能力目标：1.能对图样进行识读及标注 2.能根据直线度公差项目，选择适当的测量工具及检测方法进行检测，判断其是否超差情感目标：1．通过创设情景、问题，激发学生的好奇心和求知欲；2. 通过使用水平仪等检测量器具对CA6140车床导轨直线度进行检测，增强学生的自信心和成就感，体验成功的喜悦；3. 通过项目教学，获得良好的职业素质，相互协作的能力，团结共同进取的良好风范，标准术语的语言表达素质。
教学重点与难点重点：1. 直线度公差带的确定及评定；2．合像水平仪测量原理；3．CA6140车床导轨直线度误差测量及数据处理。
难点：CA6140车床导轨直线度误差测量及数据处理。
教学方法项目教学法学法：1．问题引导法；2．直观分析法；3．试错法；4．实践导向法；5．学练相结合的方法。
课时、教具和课前准备课时：3课时教具：CA6140车床导轨、测量仪器（如合像水平仪、桥尺等）课前准备：测量仪器，理论知识（形状公差的基本知识）。
教学过程一、项目的提出图1 CA6140车床导轨任务：预备知识——形状误差及其评定1. 评定形状误差的评定准则——最小条件。
形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量，理想要素的位置应符合最小条件。
所谓最小条件，就是被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。
国家标准规定，最小条件是评定形状误差的基本准则。
最小条件和最小区域2. 形状公差带定义和形状误差测量形状公差带是限制实际被测要素形状变动的一个区域。
形状公差有直线度、平面度、圆度、圆柱度四个特征项目。
它们的公差带特点是公差带不涉及基准，只有形状和大小的要求，公差带的位置是浮动的。
（1）直线度直线度是用以限制被测实际直线对其理想直线变动量的一项指标，用于控制平面内或空间直线的形状误差。
实验2-1直线度误差的测量 - 机电工程学院
实验2-1直线度误差的测量一、实验目的1．通过测量加深理解直线度误差的含义2．掌握直线度误差的测量及数据处理二、实验内容用水平仪按节距法测量导轨在给定平面内的直线度误差三、计量器具及测量原理为了控制机床、仪器导轨或其他窄而长平面的直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测。
常用的计时器具有框式水平仪、合像水平仪、电子水平仪和自准直仪等。
使用这类器具的共同特点是测定微小角度的变化。
由于被测表面存在直线度误差，当计量器具置于不同的被测部位时，其倾斜角度就要发生相应的变化。
如果节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小角度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，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差值。
由于合像水平仪准确度高、测量范围大、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，因此在检测工作中得到了广泛了应用。
图2-1 合像水平仪测量直线度误差1、仪器结构：合像水平仪结构如图2-1（a）所示，主要由微动螺杆5、螺母8、度盘7、水准器2、棱镜1、放大镜3、杠杆4以及具有平面和V形工作面的底6等组成。
主要技术指标：分度值：0.01mm/m最大测量范围：±5mm/m工作面长度：165毫米示值误差：±1毫米／米范围内：±0.01mm/m2、工作原理：测量时将合像水平仪放于桥板上相对不动，再将桥板置于被测表面上。
若被测表面无直线度误差，并与自然水平基准平行，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1所产生的影像，在放大镜3中观察将出现如图2-1b所的情况。
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，致使气泡移动，其视场情况将如图2-1c所示。
此时可转动测微螺杆5，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组1的中间位置，则图2-1c中两影像的错移量△消失而恢复成一个光滑的半圆头（图2-1b）。
导轨直线度的测量
合像水平仪
0.01毫米/米
0.5/1000
合像水平仪的结构和工作原理简图
1--杠杆 2--水准器 3--棱镜 4--目镜 5--旋钮 6--测微螺杆 7--放大镜 8--指针标尺
合像水平仪的组成及用途
⑴、组成：①杠杆、②水准器、③棱镜、④ 目镜、⑤微分调节 旋钮⑥测微螺杆（螺距p＝0.5mm）、⑦放大镜、⑧指针标尺 ⑵、用途：合像水平仪是用来测量水平位置或垂直位置微小角度 偏差的角度量仪。 ①、测量检查精密机床或设备导轨、基准平面的直线度和平面度。 ②、零部件相对位置的倾斜度误差和垂直度误差，以及安装位置 的正确性。 ③、也可测量工件的微小倾角。 ⑶、测量原理：与普通水平仪相同。
检定方法：将被检定的水平仪放置在固定不动且工作面大致 处于水平状态的平板上，按气泡的任意一侧读数，然后将水 平仪在原位置上转过180°，在第一次读数的同侧（对观察 者而言）再读数一次。两次读数差的一半即是水平仪的读数 误差。
零位调整
①、普通水平仪 调整水准器轴线与工作基面的平行度。拧动调
整螺钉就可以调整示值的零位，使上例水准器的N 端稍调高。零位调整合格后，经四小时后再复查一 次，防止调整机构中的内应力、空程或松动等因素 的影响。
n=8-1.6=6.4格 Δ =nil=6.4×0.01/1000×200=0.0128mm
教学小结
四、教学小结： 1、水平仪种类、工作原理、读数方法、零位调整；
2、导轨垂直面直线度测量方法及计算方法； 3、导轨直线度误差值的求法（作图法） 五、课后复习思考题： 1、最小区域法和首尾端点连线法的应用。 2、用作图法和计算法求导轨直线度误差。
3、导轨直线度的测量方法
1、调整机床导轨工作面的安装水平，以保证水平仪在机床导轨工 作面全长上均能读数。
用合像水平仪测量导轨直线度误差及数据处理
四、测量步骤
1．准备工作
将被测表面擦洗干净，量出被测表面总长，并分成 n 个相邻的测量段，根据分段长度选 择桥板跨距 L，按节距 L 调整桥板（图 2）的两圆柱中心距。将分度值为 0.01mm/m 光学合 像水平仪放在桥板上，先后置于被测导轨两端，使其大致调平。
2．开始进行测量
按分段（跨距）从首点至终点依次（顺测）测量。测量时要注意，每次移动桥板必须将 后支点放在前支点处，记下相对测量值（ ai ） 。测量过程中，不允许水平仪调换方向。再从 终点至首点依次进行（回测）测量。回测时桥板不要调头， 取各相应测点两次读数的平均 值作为该测点的测量值。必须注意，如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应 检查原因并加以消除后重测。
' ' '
从图 4 量得这两条平行理想直线间沿纵坐标方向的距离 f i = 4.3 （格） ，因此，该被测
'
导轨的直线度误差为： f − = f × f i = (0.002 × 4.3) mm = 0.0086mm
'
思
考
题
1. 目前部分工厂用作图法求解直线度误差时，仍沿用以往的两端点连线法，即把误差 折线的首点（零点）和终点连成一直线作为评定标准，然后再作平行于评定标准的两条包容 直线，从平行于纵坐标来计量两条包容直线之间的距离作为直线度误差值。 1）以例题作图为例， 试比较按首尾两端点连线和按最小条件评定的误差值， 何者合理？ 为什么？ 2）假若误差折线只偏向两端点连线的一侧（单凸、单凹） ，上述两种评定误差值的方法 的情况如何？ 2. 用作图法求解直线度误差值时，如前所述，总是按平行于纵坐标计量，而不是垂直 于两条平行包容直线之间距离，原因何在？
实验三 用合像水平仪测量导轨直线度误差
全国说课6-4：测量机床导轨直线度误差
教学 重点
教学 难点
悟
学习者
学习内容
教学目标 理论 教室
教法学法
思 行
教学组织 01
实训 场室
悟
学习者
学习内容
教学目标
教法学法
思 行
建立 支架
任务 导向
意义 构建
学做 合一 小组 协作
悟
学习者
学习内容
教学目标
教法学法
思 行
学主干
学细节
悟
做理论
作实践
学习者
学习内容
教学目标
教法学法
思 行
难 点
设计意图：多元评价、认识自我
课前预习
情境引入
学前探底
学做合一
量化评价
课后延伸
思 行
悟
延
伸
馈
设计意图：内容延伸、细节反馈
课前预习
情境引入
学前探底
学做合一
量化评价
课后延伸
思 行
悟
微课学习 原有基础 支架攀爬 测量视频 内容延伸 云端回看 同伴互助 学以致用 细节规范 测量技能 测量理论 创新 专注 协作 精益
学前探底
学做合一
量化评价
课后延伸
思 行
悟
微课学习 原有基础 支架攀爬 同伴互助 测量视频 细节规范 测量技能 测量理论 协作 精益
同屏直播
校零方法
读数方法 已有体系 建构进程
严谨
自主 素养 品质培养
课前预习
情境引入
学前探底
学做合一
量化评价
课后延伸
思 行
悟
算
析
设计意图：结果判定、查找原因
顾
课前预习
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导轨直线度误差测量
实验二导轨直线度误差测量
一、实验目的
1、了解合像水平仪或自准直仪的结构并熟悉使用它测量直线度方法；
2、掌握给定平面内直线度误差值的评定方法；
3、掌握按两端点连线和最小条件作图求解直线度误差值的方法。
二、实验内容：
1、了解实验使用的仪器的原理及使用方法；
2、测量给定导轨的直线度；
3、数据处理。
三、实验步骤及要求：
1、直线度误差的评定
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。
测量数据可以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,也可以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)评定基准，由获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。
2、用合像水平仪测量直线度误差
(1)量仪说明和测量原理
合像水平仪是一种精密测角仪器,用自然水平面为测量基准。
合像水平仪的结构见图 1，它的水准器8是一个密封的玻璃管，管内注入精镏乙醚，并留有一定量的空气，以形成气泡。
管的内壁在长度方向具有一定的曲率半径。
气泡在管中停住时,气泡的位置必然垂直于重力方向。
就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。
利用这个原理，将水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距的两点间高度差，如图 2所示。
在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称地按弧度值(mm/m)刻有若干条等距刻线。
水平仪的分度值i用[角]秒和mm/m表示。
合像
水平仪的分度值为2"，该角度相当于在1m长度上，对边高0.01mm的角度，这时分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。
1－底板；2－杠杆；3－支承；4－壳体；5－支承架；6－放大镜；
7－棱镜；8－水准器；9－微分筒；10－测微螺杆；11－放大镜；12－刻线尺
图 1 合像水平仪
I－桥板；Ⅱ－水平仪；Ⅲ－实际被测直线；L－桥板跨距；0,1,2,…,n－测点序号
图 2 用水平仪测量直线度误差时的示意图
参看图1和图3，测量时，合像水平仪水准器8中的气泡两端经棱镜7反射的两半像从放大镜6观察。
当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器8处于水平位置。
则气泡在水准器8的中央，位于棱镜7两边的对称位置上，因此从放大镜6看到的两半像相合(如图3(a)所示)。
如果桥板两端相对于自然水平面有高度差,则水平仪倾斜一个角度α,因此，气泡不在水准器8的中央，从放大镜6看到的两半像是错开的(如图3(b)所示),产生偏移量△。
(a)相合 (b)错开
图 3 气泡的两半像
为了确定气泡偏移量A的数值，转动测微螺杆10使水准器8倾斜一个角度α，以使气泡返回到棱镜7两边的对称位置上。
从放大镜中观察到气泡的两半像恢复成图 3(a)所示相合的两半像。
偏移量A先从放大镜11由刻线尺12读数，
它反映测微螺杆10转动的整圈数；再从测微螺杆手轮9(微分筒)的分度盘读数(该盘每格为刻线尺一格的百分之一)；它是螺杆10转动不足一圈的细分读数。
读数取值的正负由测微螺杆手轮9指明。
测微螺杆10转动的格数α、桥板跨距L(mm)与桥板两端相对于自然水平面的高度差h之间的关系为：
(2)实验步骤
1) 测量时，水平仪放置在实际被测直线的两端，把实际被测直线调整到大致水平，使水平仪在两端的示值不要相差太大。
然后在实际被测直线旁标出均匀布置的各测点的位置。
2)根据两相邻测点间的距离选择跨距适当的桥板。
将水平仪安放在桥板上，然后沿着实际被测直线把桥板放在该实际被测直线的一端，记下水平仪第一个示值△1(格数)。
按各测点画的位置依次逐段地移动桥板，同时记录各测点的示值△i(格数)。
注意每次移动时，应使桥板的支承在前后位置上首尾相接，而且水平仪不得相对于桥板产生位移。
由始测点顺测到终测点后，再由终测点返测到始测点。
返测时，桥板切勿调头。
3)将在各个测量间隔记录的两次示值的平均值分别作为各个测量间隔的测量数据，求解直线度误差值。
若某个测量间隔两次示值的差异较大，则表明测量不正常，查明原因重测。
(3)直线度误差值的评定方法
1)按最小条件评定直线度误差值应该采用最小包容区域来评定。
参看图4，由两平行直线包容实际被测直线时，实际被测直线的测点中应至少有三个测点分别与这两条直线接触(成高→底一高三极点或低一高一低三极点相间接触)，则位于实际被测直线体外的那条包容直线的位置符合最小条件，它就是评定基准。
这两条平行直线之间的区域称为最小包容区域(简称最小区域)。
最小包容区域宽度即为符合最小条件的直线度误差值fMZ。
(a)高－低－高三极点 (b)低－高－低三极点
○－高极点；□－低极点
图 4 直线度误差最小包容区域判别准则
2)按两端点连线评定参看图 5，以实际被测直线两端点B和E的连线lBE 作为评定基准，取各测点相对于该连线的偏离值hi中的最大偏离值hmax与最
小偏离值hmin 之差fBE 作为直线度误差值。
测点在连线lBE 上方的偏离值取正值，测点在连线lBE 下方的偏离值取负值。
即
min
max h h f BE -=
按最小条件评定的误差值小于或等于按两端点连线评定的误差值，因此前者可以获得最佳的技术经济效益。
(4)数据处理
1)按两端点连线法图解直线度误差 参看图 6，在坐标纸上用横坐标轴x 表示测量间隔(各测点的序号)，用纵坐标轴y 表示测量方向上的数值。
将它们分别按缩小和放大的比例把各测点标在坐标纸上，然后把各测点连成一条误差折线，该折线可以表示实际被测直线。
在误差折线上，连接其两个端点B 、E ，得到两端点连线lBE 。
从误差折线上找出各测点中相对于两端点连线的最高点和最低点。
从坐标纸上分别量取这两个测点至两端点连线的y 坐标距离，它们的代数差即为直线度误差值fBE 。
图 5 以两端点连线作为评定基准
图 6 图解直线度误差值
2)按最小条件图解直线度误差值 参看图 6，从误差折线上确定低－高－低（或高－低－高）相间的三个极点。
过两个低极点（或两个高极点）作一条直线，再过高极点（或低极点）作一条平行与上述直线的直线，包容这条误差折线，从坐标纸上量取这两条平行线间的坐标距离，它的数值即为直线度误差值fMZ 。
3)图解法处理数据示例用分度值为0.01mm/m的合像水平仪测量工作长度为1400mm的导轨的直线度误差。
所采用的桥板跨距为200mm，将导轨分成7段（8个测点）进行测量。
测量数据见表4－3第二行所列的示值。
表4－3 直线度误差测量数据
参看图 6，按表4－3所列各测点的示值累积值，在坐标纸上画出误差折线。
作通过误差折线首、尾两点的直线lBE。
从该坐标纸上量得误差折线相对于直线lBE的最大偏离值hmax=+2.7格，最小偏离值hmin=-0.6格。
因此，按两端点连线评定的直线度误差值为
fBE=0.01×(2.7+0.6)×200=6.6μm
从误差折线上找出两个低极点(0，0)和(6，+2)及一个高极点(3，+4)。
作通过两个低极点的直线，再作过高极点且平行于两低极点连线的直线，得到最小包容区域。
从该坐标纸上量得该区域的y坐标宽度为3格。
因此,按最小条件评定的直线度误差值为
fMZ=0.01×3×200=6μm
四、思考题
1、试简述直线度的基本概念；
2、测量导轨直线度的常见仪器有哪些？他们有何特点？
3、导轨直线度对机床的加工精度有什么影响？。