中大平面的平面度检测

　　目前在工程实际中对中大平面的平面度检测大多采用打表测量法或用水平仪结合桥尺来测量, 后者实际测量的是直线度误差而非平面度误差。打表测量法属于间接测量, 测量平板自身的平面度误差会影响工件的测量精度, 而且大型测量平板制作困难, 生产成本高, 一般较为稀少,因此在工程实际中对中大平面的平面度检测极为不便, 勉强为之则测量精度不高, 测量结果不可靠。因此寻找一种在工程实际中应用方便的中大平面的平面度检测方法具有很大的实际意义。

　　1 测量原理

　　众所周知, 平面度(flatness)公差是指实际平面对理想平面所允许的变动全量, 其公差带为两平行平面之间的空间。平面度的测量方法有直接测量法和间接测量法。直接测量法是将被测实际表面与理想平面直接进行对比, 两者之间的线值距离即为平面度误差, 如用于测量小平面的平晶干涉法。间接测量法是通过测量实际表面上若干个点的相对高度差或相对倾斜角, 然后再换算成以线值表示的平面度误差。间接测量法的实质就是先给出一个参考基准平面, 然后再测量出工件待测平面上的一系列点相对于基准参考平面的高度差值, 再对这些数值进行数据处理以求出满足或近似满足平面度定义的平面度误差值。因此, 体现该参考基准的实际平面的平面度误差就会反映到所测到的高度差值之中, 影响测量精度。而且该参考基准平面体现的难易程度、方便程度决定了该测量方法的应用难易、方便程度。

　　为方便在工程实际中对中大平面的平面度测量, 本文提出了按工程水准测量的原理, 用精密水准仪结合专用砧尺来检测的方法。

　　水准测量的原理是利用一条水平视线, 借助水准尺来测定地面两点间的高差, 从而由已知点的高程推求未知点的高程, 如图1所示。欲测定A、B两点间的高差h, 可在A、B两点之间安置水准仪, 在A、B点上各竖立水准尺, 利用水准仪提供的水平视线读出A点水准尺上的读数a和B点水准尺上的读数b, 则A、B两点间高差为h=a- b。由此可知, 水准测量的参考基准是水平面, 而该水平面可由水准仪方便、准确地获得。另外由于精密水准仪采用了光学测微器读数系统, 所以在精密水准仪上对水准尺的观测读数可精确到水准尺最小刻度值的百分之一, 因此可考虑用精密水准仪结合专用砧尺对中大平面进行平面度检测。专用砧尺上尺杆的刻度值可以很方便地刻划到0.5mm, 因而在精密水准仪上的读数可达到0.005mm, 即对工件平面的测量精度可达到0.005mm, 可满足一般精度等级中大尺寸平面的平面度误差测量要求(1000mm×1000mm的6级平板的平面度公差是0.040mm) 。