方框式水平仪的结构、精度、刻线原理和使用方法

方框式水平仪的结构、精度、刻线原理和使用方法

一、方框式水平仪的结构

常用的方框式水平仪,如图1所示。主要由框架1和弧形玻璃管主水准器2

以及调整水准3组成。利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。

框架的测量面有平面和V形槽。V形槽便于在圆柱面上测量。弧形玻璃管

的表面上有刻线,内装乙醚(或酒精),并留有一个水准泡。水准泡总是停留在玻璃

管内的最高处。若水平仪倾斜一个角度,气泡就向左或向右移动。根据移动的距

离(格数),直接或通过计算即可知道被测工件的直线度、平面度或垂直度误差。

二、方框式水平仪的精度与刻线原理

方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

精度为0.02mm/1000mm。

水平仪的刻线原理,如图2所示。假设平板处在水平位置,在平板上放置一根

长1m的平尺,平尺上水平仪的读数为零。若将平尺一端垫高0.02mm,相当于平尺

与平板成的4″夹角。气泡移动的距离为一格,则水平仪的精度为0.02mm/1000mm。

水平仪玻璃管,曲率半径R=103132mm。当平面在1000mm,长度中倾斜

0.02mm,则倾斜角θ为:

图2 框式水平仪工作原理

水准泡转过的角度应与平面转过的角度

相等,则水准泡移动的距离(1格) 为:

三、框架水平仪的使用方法

框架水平仪的两个V形测量面是测量精度的基准,在测量中不能与工作的粗

糙面接触或摩擦。安放时必须小心轻放,避免因测量面划伤而损坏水平仪和造成

不应有的测量误差。

用框架水平仪测量工件的垂直面时,不能握住与水平尺侧面相对的部位用力

向工件垂直平面推压。正确的测量方法是手握水平尺测面内侧,使水平仪平稳、

垂直地(调整气泡位于中间位置)贴在工件的垂直平面上,然后从纵向水准读出气

泡移动的格数。

使用水平仪时,要保证水平仪工作面和工件表面的清洁。测量水平面时,在同

一个测量位置上,应将水平仪调至相反的方向再进行测量。当移动水平仪时,不允

许水平仪工作面与工件表面发生摩擦,应该提起来放置,如图3所示。

图3 水平仪的使用方法

当测量长度较大的工件时,可将工件平均分若干尺寸段,用分段测量法。然后

根据各段的测量读数,绘出误差坐标图,以确定其误差的最大格数。床身导轨在进

行纵向垂直平面内直线度的检验时,将方框水平仪纵向放置导轨上,从左到右,依

次记录在每一测量长度位置时的水平仪读数。将这些读数依次排列,用适当的比

例画出导轨在垂直平面内的直线度误差曲线。水平仪读数为纵坐标,在起始位置

时的水平仪读数为起点,由坐标原点起作一折线段,其后每次读数都以前折线段的

终点为起点,画出应折线段,各折线段组成的曲线,即为导轨在垂直平面内的直线

度曲线。曲线相对其两端连线的最大坐标值,就是导轨全长的直线度误差。

实例:用水平仪检查机床导轨的直线度。水平仪是测量工作中使用较为广泛

的一种精密量仪。它使用方便、测量精度高,但它只能测量导轨在垂直平面内的