浅谈用框式水平仪测量导轨直线度误差

    一、框式水平仪简介

    水平仪是一种测量小角度的精密量仪，主要用来测量平面对水平面或竖直面的位置偏差，是机械设备安装、调试和精度检验的常用量仪之一。生产中常用的水平仪有框式水平仪和合像水平仪两种。

    框式水平仪由正方形基座、主水准器和副水准器组成，其结构见图1。基座的测量面上有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，并留有一定长度的气泡。玻璃管内表面制成一定曲率半径的圆弧面，外表面刻有与曲率半径相对应的刻线。因为水准器内的液面始终保持在水平位置，气泡总是停留在玻璃管内最高处，所以当水平仪倾斜一个角度时，气泡将相对于刻线移动一段距离。

    框式水平仪的精度是以气泡偏移一格时，被测平面在1m长度内的高度差来表示的。如水平仪偏移一格，平面在1m长度内的高度差为0.02mm，则水平仪的精度就是0.02/1000。水平仪的精度等级见表1：

    水平仪的刻线原理如图2所示。假定平板处于水平位置，在平板上放置一根长1m的平行平尺，平尺上水平仪的读数为零（即处于水平状态）。如果将平尺一端垫高0.02mm，相对于平尺与平板成4″的夹角。若气泡移动的距离为一格，则水平仪的精度就是0.02/1000，读作千分之零点零二。

    根据水平仪的刻线原理可以计算出被测平面两端的高度差，其计算公式为：

△h=nli

    式中：△h——被测平面两端高度差，mm；

    N——水准器气泡偏移格数；

　　l——被测平面的长度，mm；

　　i——水平仪的精度。

    二、用框式水平仪测量导轨直线度的步骤

    要用尺寸为200mm×200mm，精度为0.02/1000的框式水平仪测量一长度为1600mm平导轨的直线度，采用的水平仪桥板长度为200mm，测量步骤如下：

    1．置水平仪于被测导轨的中间及两端位置，初步找正导轨的水平位置，使得检查时水平仪的气泡位置都能在刻度范围内。

    2．用干净棉丝擦净被测导轨面、桥板及水平仪的各部位。

    3．以水平仪的边框尺寸（200mm）长等分机床导轨成8段，进行分段检查。

    4．将水平仪连同桥板放置在导轨的左端，作为检测工作的起点，记下此时水平仪气泡的位置，然后按导轨分段，首尾相接依次放置水平仪，记下水平仪每一段时气泡的位置。见图3：