电子水平仪在刮研平板检测中的应用*

刘文岗

(天水星火机床有限责任公司，甘肃 天水 741024)

电子水平仪在刮研平板检测中的应用*

刘文岗

(天水星火机床有限责任公司，甘肃 天水 741024)

根据实际工作中对刮研平板的检测经验总结出电子水平仪在刮研平板检测中的方法和途径，介绍了电子水平仪的原理、检测后的误差分析与平板的精度等级评定。

刮研平板；检测；电子水平仪；精度等级

0 引 言

在机械加工精度要求越来越高的情况下，天水星火机床有限公司为了生产出符合设计精度的刮研平板，对刮研工人和技术人员都做了相应的培训，对刮研好的平板传统的精度检测手段已经跟不上生产的需要，电子水平仪在检测直线度和平面度方面的优点正好弥补了刮研平板检测方面的不足。笔者根据实际工作中对刮研平板的检测总结出电子水平仪在刮研平板检测方面的应用，为刮研平板的检测提供新的方法和途径。

1 电子水平仪的基本原理

水平仪的水准管是由玻璃制成，水准管内壁是一个具有一定曲率半径的曲面，管内装有液体，当水平仪发生倾斜时，水准管中气泡就向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。水准管内壁曲率半径越大，分辨率就越高，曲率半径越小，分辨率越低，因此水准管曲率半径决定了水平仪的精度。水平仪主要用于检验各种机床和工件的平面度、直线度、垂直度及设备安装的水平位置等。特别是在测垂直度时，磁性水平仪可以吸附在垂直工作面上，不用人工扶持，减轻了劳动强度，避免了人体热量辐射带给水平仪的测量误差。

水平仪底面及侧面长度均为200 mm的直角形结构，精度一般为(0.02～0.025)mm/m，若用户有特殊要求，可单独定制。 水平仪调零结构有独特之处，较常规结构相比：调零容易，调整后，零位不易变动。水平仪底V型槽面绕芯轴转动时，若气泡移动，可通过调整螺钉来达到要求，该项在出厂时已调整好，一般不变。

水平仪的结构根据分类不同而有所区别。框式水平仪一般由水平仪主体、横向水准器、绝热手把、主水准器、盖板和零位调整装置等零部件组成。直式水平仪一般由水平仪主体、盖板、主水准器和零位调整装置等零部件构成。

水平仪是以水准器作为测量和读数元件的一种量具。水准器是一个密封的玻璃管，内表面的纵断面为具有一定曲率半径的圆弧面。水准器的玻璃管内装有粘滞系数较小的液体，如酒精、乙醚及其混合体等,没有液体的部分通常叫做水准气泡。玻璃管内表面纵断面的曲率半径与分度值之间存在着一定的关系,根据这一关系即可测出被测平面的倾斜度。

2 刮研平板的评定项目

刮研平板一般检测的评定标准就是其平面度，根据设计要求，在平板的刮研过程中进行检测，当检测结果符合设计要求时即完成工作。

平面度误差值用包容实际表面的两平行面最小区域宽度f来表达，如图1所示：Ⅰ为理想平面，Ⅱ、Ⅲ为包容面。包容面为与实际表面相切的平面，它与理想平面相平行。

在测量中，理想平面既可以是图1中的Ⅰ，也可以是与实际表面相切的包容平面或在实际表面以外的平面。不论哪一种情况，都不会改变平面度误差的数值。因为平面度误差值为实际表面到理想平面的最大最小距离之差[1]。

图1 平板检测原理示意图

3 平面度误差检测的步骤

确定平面度误差值一般可分两个步骤：①选择一个测量基面，按这个基面测出被测各点相对于此基面的距离，这一步称为测量。②按平面度误差值的评定原则确定评定基面的具体方法，并以此获得被测面的平面度误差值的大小，这一步称作平面度误差值的评定。

根据平板的大小确定测量步距，因为电子水平仪的地面长度较短，所以一般测量时都会借助桥板，将电子水平仪固定在确定长度的桥板上，桥板的长度选择是根据平板的大小确定，在横向和纵向以及对角线上测量都要遵循桥板的移动要有1/3的重叠距离，尽可能多的涵盖平板所有的局部刮研点[2]。在测量之前把平板等距分段，并标出相应的序号，如图2所示。

图2 平板检测方法示意图

在电子水平仪设置中也对应的安平板的分段填好数据，每到一段按下采集键电子水平仪会自动采集该点数据，当采集完一条分段上的所有点后会提示下一条分段的测量方向，直至测量完成。在控制电子水平仪的电脑界面上会显示相应的按钮，点击平面度误差是会显示已经计算好的平面度误差值，还有相应的分布图，提示操作者存在的高点和低点，为下次刮研提供准确的判定。

如果评定时所依据的原则不符合要求，那么由此所得到的平面度误差值必须用符和要求的原则加以处理(即重新评定)以后，才能得到符合要求的平面度误差值。也就是说原先评定的结果可作为后一评定时的原始数据[3]。

4 测量不确定度分析

依据JJG117-2005《平板检定规程》中规定的检定方法,对用电子水平仪检定0级平板平面度测量结果进行不确定度的分析,得到对平板平面度测量结果有影响的分量有:

①电子水平仪示值误差估算分量;

②电子水平仪数显量化影响的分量;

③测量重复性估算的分量;

④定位误差估算的分量[4]。

表1所列为平板的不确定度和最大见差比较情况[5]。

以上对角线法测量平面度的误差值，实质上是将被测表面划分为一定的测量截面，首先测出各个截面上的各被测点相对于各截面首尾连线的直线度，再经过一定的方法处理，求得各被测点相对于通过一条对角线而平行于另一条对角线的评定基面的平面度误差值。因而，不同截面的不同点有不同的精度。

表1 平板不确定度和最大允差比较

下面根据直线度和平面度的计算式将各截面上的各被测点的平面度测量极限误差推算如下：

直线度计算式：

平面度计算式：

fki=εki+fk0+(fkn-fk0)

式中:εki为ki点相对于所在截面的首尾连接的直线度误差；fki为ki相对于评定基准的平面度误差；fk0为ki点所在截面的测量起点的平面度误差；fkn为ki点所在截面的测量终点的平面度误差；i为ki点的测量序号；n为各截面的测量跨距数；ai为各点的测量读数。

根据测量数值带入上式计算出测量的误差值，和标准的平板误差值进行对比，便可确定所测平板的等级。

5 结 语

对刮研平板的检测，电子水平仪提供了简单灵活的方法。而运用电子水平仪检测的重点在于根据所检测平板的大小确定跨距的长短及其所对应的桥板。在 检测过程中桥板的移动必须要相连，这是保证检测接近真实值最主要的。随着技术的发展，刮研水平的提高，更高效便捷的平板检测工具会帮助我们完成检测工作。

[1] 张泰昌.平板局部平面度检定的现状与发展浅析[J].宇航计测技术，1994,13(2):11-15.

[2] 齐 智.平板刮研新工艺[J].机械工人冷加工，1979，7(1):29-30.

[3] 朱仁盛.导轨的刮削技术要领[J].装备制造技术，2008(9):173-175.

[4] JJG117-2005,平板检定规程[S].

[5] 褚剑凯. 平板平面度测量不确定度分析及测量标准选择[J].计测技术，2007,2(6):33-34.

Application of Electronic Level in the Detection of Blow Grinds Flat

LIU Wen-gang

(TianshuiSparkMachineToolCo.,Ltd，TianshuiGansu741024，China)

According to the detection experience of the blow grinds flat，the research and ways of the electronic level in the detection of blow grinds flat are summarized. The principle of electronic level，and the error analysis and the precision of the tablet rating after testing are introduced.

blow grinds flat；detection；electronic gradiometer；precision grader

2014-03-14

刘文岗(1985-)，男，甘肃天水人，助理工程师，主要从事机床质量检测方面的工作。

TP211

A

1007-4414(2014)02-0151-02