自动化导轨垂直度测量方法

① 机床精度检测方面，导轨直线度误差常用检测方法有哪些

一、水平仪测量法

以普通气泡式水平仪为例进行分析。首先根据机床导轨直线度误差的精度要求,选择合适精度的水平仪和合适步距的专用桥架;然后将水平仪调零,放在专用桥架上,把专用桥架放在被测导轨的一端开始进行测量。每次记录下相应段的水平仪气泡移动的格数,并按其正负记录下来,然后进行误差值换算数据处理,最后根据所测点数据做误差曲线图,使用最小包容平行线法即可求出其直线度误差。

二、自准直仪测量法

自准直仪主要由具有一定焦距的物镜(望远镜)、带有分划板及照明装置的自准直测微目镜和置于被测对象上的反射镜组成。目前使用的自准直仪主要有3种:光学自准直仪、平直度检查仪和光电自准直仪。下面以光学自准直仪为例进行分析,其基本测量原理见图1。

分划板置于物镜的焦平面上,其上的o点位于物镜的光轴上,光源1发出的光线通过o点经过物镜后成一束与光轴平行的平行光线射向反射镜4。当反射镜面垂直于光轴时,光线仍按原路返回,经物镜后仍成像在分划板上o处,与原目标重合。如果反射镜与光轴有一倾角a,则反射光线的偏转角为2a,通过物镜后成像在分划板上的o′处,此时线位移oo′=s,表示了偏转角度的大小,即:

s=f′tan2α。

其中:f′为物镜的焦距。当α很小时,tan2α≈2α,则:

设反射镜桥板跨距(测量间隔)为b,自准直仪读得反射镜倾斜角a与倾斜高度h的关系为h=ba。

三、激光干涉仪测量法

激光具有方向性好、单色性好、能量集中和相干性强等优点,使用激光干涉法测量直线度精度较高。当前多采用氦—氖激光,它是可见光,且功率和频率的稳定性容易控制,频带比较窄。

入射光束4被角度干涉镜中包含的分光镜分为光束5和光束6,光束5和光束6又分别被角度反射镜反射回分光镜的同一位置,分光镜对两束光进行调制后直接把光束传送到激光发射器中,从而使两束光在探测器中产生干涉条纹。根据光的叠加和干涉原理,凡光程差等于波长整数倍的位置,振动加强,产生明条纹;凡光程差等于半波长奇数倍的位置,振动减弱,产生暗条纹。使用激光干涉仪测量机床导轨时,反射镜3沿着导轨方向运动,当反射镜有偏转角度时,光束5和光束6会产生光程差,即干涉条纹会产生相应的变化,通过运算器可将其转换为直线度误差值。

三种测量方法优缺点分析：

水平仪法操作简单、使用方便、成本较低。但是精度较低,一般只能达到20lm/m。水平仪可以测量导轨在垂直面内的直线度以及两条导轨之间的平行度,但是测量水平面内的直线度很困难。用水平仪测试法,数据的采集和整理容易出错,由于此法是以导轨上某些固定采样点为测量对象,所以测量距离长了难以保证测试结果的真实性。

自准直仪法的缺点是不易达到很高精度,一般为5lm/m。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,为非连续测量,结果具有很大的随机性,成本相对激光干涉仪低。

激光干涉仪的优点是测量距离大,测量速度快,测量精度高,而且可连续测量和采用微计算机进行数据处理、显示和打印。激光抗干扰能力强,尤其是抗空气扰动的能力强,因此它适于在车间等环境稍差些的场合应用,测量精度可达0.4lm/m。但是价格昂贵,一般用于对精度要求很高的场合。

综上所述,各种检测直线度的方法都各有其优缺点,企业在选用测量方法的时候应该考虑两方面的要求: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。

② 怎么打两个90℃导轨之间的垂直度

千分表测可以精确测量导轨之间的垂直度。
导轨间垂直度的检测方法：以一条合格的导轨为测量的基准，用干分尺配合检验棒间接测量导轨的平行度，上两种检测法是用千分尺寸在两端和中间部位测量。
检测出的最大误差值则就是这个两个导轨的平行度误差，而对于框式水平仪测量法则就是检测时利用框式水平仪工作面互成直角的特点来进行检查相互垂直的两面间的垂直度。
则就是表面对表面的垂直度，首先将水平仪放在合适的位置，调整床身使得水平仪气泡处在中间零位。再进行检查，位置水平读数将误差格数进行转换算成数值，就是导轨间的垂直度误差值。

③ 自准法有哪些应用

自准法应用：常用于、平板的平面度(这时称为平面度测量仪)等，也可借助于转向棱镜附件测量垂直度等。

自准法直线法：利用钢丝和激光束等测量直线度。利用钢丝测量车床导轨的直线度误差时，移动溜板，可从安装在溜板上的读数显微镜中读出导轨各点偏离钢丝的数值。利用激光束测量直线度误差时，激光束相当于钢丝，四象限光电传感器和指示表相当于读数显微镜。

沿被测导轨移动滑块，若四象限光电传感器中的 4个光电池所接收的光强信号相等，表示导轨直线度好；否则表示存在误差。误差大小可以直接从指示表中读出。利用激光束测量直线度误差的测量工具称为激光准直仪。

自准法光学准直法：

利用光学准直望远系统测量直线度误差。准直望远系统由准直光管和望远镜组成。由光源发出的光经十字分划板1和物镜1后,以平行光射出,再经望远镜中的物镜2后会聚在位于其焦平面上的十字分划板2上，通过目镜读数。

如将望远镜和准直光管置于被测表面（例如导轨）上,当移动准直光管时,若其射出的十字线影像与分划板2的十字线重合,则表示直线度好;如有偏离,则表示准直光管的光轴相对望远镜的光轴倾斜了一个角度□ 。将各个位置的偏离值经过数据处理后即可得到直线度误差。

应用光学准直原理测量直线度误差的量仪称为准直望远镜。它的准直光管内还装有同心圆分划板。望远镜内还装有内调焦透镜组和用于读数系统的平行平板玻璃等。利用内调焦透镜组重新调焦可使同心圆分划板上的同心圆刻线成像在分划板 2上。