直线度和直线运动精度的测量方法

直线度和直线运动精度的测量-直线度测量原理与方法讨论、检测仪器与特点讨论周峰21104031认识直线度•限制实际直线对理想直线变动量的一种形状公差。•用于限制一个平面内的直线形状偏差，限制空间直线在某一方向上的形状偏差，限制空间直线在任一方向上的形状偏差。直线度测量原理与方法讨论•方法一：光隙法将被测直线和测量基线(刀口尺、平尺)间形成的光隙与标准光隙相比较，直接评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于磨削或研磨加工的小平面及短圆柱(锥)面的直线度误差测量。平尺被测对象f平尺•标准光隙法的组成和比较方法标准光隙由量块、刀口尺和平晶组成，使用时先将量块研合在平晶上，使得平晶反面观察不到干涉和衍射带为止。光隙法操作方便，有较强的测量精度，有经验的人操作方便，该方法在车间和计量室用得较多。右下图说明接触面形状宽度对光隙法测量的影响。•方法二：垫塞法用量块或塞尺测量被测直线和测量基线之间的间隙，直接评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于低精度被测零件的直线度误差测量。•方法三：指示器法(测微法)用带指示器的测量装置测出被测直线相对测量基线的偏离值，进而评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于中、小平面及圆柱、圆锥面素线或轴线等直线度误差测量。方法四：干涉法•利用光波干涉原理，根据干涉条纹的形状或干涉带条数来评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于精研表面的直线度误差测量。•将被测零件置于工作台的两个等高的顶尖支架上，其中两个顶尖的一端固定，另一端装有高精密的回转机构可带动工件绕其Z轴转动，伺服控制系统则通过控制步进电机的转角来实现对轴向进给装置的控制，使测量工作台产生沿Z轴方向的移动，从而在被测工件的表面，每隔一定的距离l,选择M个与轴线垂直的等距离测量截面。当位于第m个截面时，再通过伺服控制系统控制步进电机的转角，让回转机构每次回转90度，这样在测量截面上依次测m1,m2,m3,m4四个点。•被测轴线的直线度公差带是围绕该轴360º的圆柱面，而每个测量面上的点的个数有限，故需要对X和Y方向的误差进行合成：22yxfff该方法测量直线度误差，利用光电检测系统、空气劈尖产生的干涉，在计算机的控制之下，通过CCD图像处理技术和轴向进给与回转伺服控制系统的结合下，并采用误差分离技术分离导轨直线度误差及被测工件的直径误差，完成对工件轴线的直线度的测量。该方法切实可行，精度高，而且可以用于其他行位误差的测量，应用前景广。但是此方法没有排除同一截面圆柱度的误差的影响。方法五：节距法•将固有水平仪的桥板放置在被测直线上，等跨距首尾衔接拖动桥板，测出被测直线各相邻两点连线相对水平面(或其垂面)的倾斜角，通过数据处理求出直线度误差值。此方法属间接测量，适用于大、中型零件垂直界面内的直线度误差测量。节距法测量图合像水平仪的使用•使用时把合像水平仪放在被测表面，然后转动测微螺杆，通过杠杆机构，将水准仪调至水平。在转动测微螺旋时注意观察气泡的移动情况，直到气泡重合，表明水准仪已经水平，就可以从毫米每米刻度尺和未分刻度盘上读数。•精度高分度值为：0.01mm/m•测量范围大，一般为±5mm/m，最大可达±10mm/m方法六：表桥法•以表桥相间两固定支点的连线作为测量基线，测出中间点相对于测量基线的偏离值，通过数据处理求出直线度误差值。此方法属间接测量，适用于大、中型零件的直线度误差测量。方法七：激光准直仪法•以激光光束的能量中心线为直线基准,由光电位置敏感元件进行测量。其测量原理为:由氦氖激光器发出的一束激光经准直后射向目标测量靶,该靶中心有一块圆形四象限硅光电池,两两相对的硅光电池接成差动式。其中心与靶子的机械轴线重合。上、下一对硅光电池,可用来测量靶子相对于激光束在垂直方向上的偏移;左、右一对硅光电池,可用来测量靶子相对于激光束在水平方向上的偏移。当光电接收靶中心与激光束能量中心重合时,相对的两个光电池接收能量相同,因此输出光电信号相等,无信号输出,指示电表指示为零。当靶子中心偏移激光束能量中心时,相对的两个光电池有差值信号输出,通过运算电路可用指示表指示出数值或用纪录仪纪录下曲线•其缺点是不易达到很高精度,因为光线在空气中并非绝对准直,测量范围越大,其偏差就越大;采用的光电位置敏感元件的测量精度较难大幅度提高;光束在传播过程中容易受到各种干扰而出现偏差。深孔直线度测量方法研究•感应式应变片测量法：在刀杆的适当部位粘贴上X,Y方向的应变片,感应电流经放大器放大,通过记录及数据处理,即可确定出加工时所产生的偏移及直线度误差。•超声波测量法：超声波在同一种介质中传播时的声速为一常数,当遇到不同介质界面时有反射特性,利用这一特性对已加工孔的壁厚进行测量,从而计算出孔轴线的直线度误差。其优点为:操作简单,实用性强。其测量精度主要与测厚仪显示值的分辨率有关,同时要求零件的外圆有较好的已加工表面。•杠杆法：测量时,孔管在工作台上移动,测量元件感知被测截面圆心位置的变化,并通过杠杆反映给千分表进行读数。该方法属近似测量,每次测量的都是某一轴向截面内的直线度,因此,测量轴线直线度时要多次旋转孔管。其测量精度不高,测量设备笨重。•校正望远镜测量法：测量时,在孔内安放与孔大小相适应的测标,调整望远镜位置使其光轴通过首尾两孔的测标,建立测量基准线。然后,移动孔内的测标到相应位置,借助望远镜瞄准测标并测出孔心的偏移量。其优点为:结构简单,操作方便,成本低廉,应用范围广,瞄准精度高。该方法只能测量已加工好的大孔。总结•对直线度的测量过程和测量结果有两方面的要求,一是精确度要求,即测量结果必须达到一定的可信程度;二是经济性要求,即在保证测量结果精确性的前提下,应使测量过程简单、经济,花费代价最小。要满足这两方面的要求,应使用集光、机、电、算等新技术于一体的新型测量仪器,进行实时、快速、非接触测量,这将是现代直线度测量技术的发展方向。