5 思考题
① 试分析用内径指示表测量孔径有哪些测量误差?
② 用内径指示表与游标卡尺测量孔径，从测量方法上讲有何异同?产生测量值偏差的原因是什么？
实验2 形状误差测量
实验2.1 演示实验
实验2.1.1 框式水平仪测量直线度误差
1目的与要求
① 了解框式水平仪的结构原理及操作方法。 ② 掌握测量导轨直线度误差的原理及数据处理方法。
2测量原理
测量导轨直线度误差一般是采用水平仪，以水平线来模拟理想直线，与导轨面进行比较。一般采用节距法测量，其方法为将水平仪按图2.1的方式依次首尾相接放置在导轨上，分别读取水平仪在各个位置的示值，第一个位置的示值表示第1点相对第0点的高度差，根据全部示值可绘出由7条线段组成的折线，则包容此折线的两条距离最短的平行线之间的距离为此导轨的直线度误差。
2 仪器简介
水平仪一般是用于测量水平面或垂直面上的微小角度。水平仪(除电感水平仪外)的基本元件是水准器，它是个封闭的玻璃管，内装乙醚或酒精。 管内留有一定长度的气泡。在管的外壁刻有间距为2mm的刻线，管的内壁成一定曲率的圆弧，不论把水平仪放到什么位置，管内液面总要保持水平。即气泡总是向高处移动，移过的格数与倾斜角成正比，如图2.2 (a))所示。例如分度值为0.02mm／m的水平仪，每移一个刻度、表示在一米长度上高度变化为0.02mm(角度为0.00114°)。水平仪一般为条形和框形两种，本次实验所用水平仪如图2.2(b)所示，其宽、高尺寸为200×200、分度值为0.02mm
9
图2.1 图2.2 ／m。由于其工作长度为200mm，则该仪器格值为：
A? 3 操作步骤
i0.02?200??200?0.004?m 1000.1000① 将水平仪放在导轨各个位置上观察，检查导轨面相对水平面倾斜的角度是否超出仪器的示值范围，若超出仪船的示值范围，就需对导轨面进行调整，最好调整到接近水平位置。以便减小示值误差的影响及简化数据处理。
② 按水平仪跨距l=200mm等分被测导轨和基准导轨为若干节距，并作记号。从导轨的一端到另一端逐节测量，分别记下测量读数值。可重复几次，取每节距读数的平均值，以提高测量精度。
③ 测量前，导轨面和水平仪工作面要擦拭干净方可使用。 ④ 从导轨一端到另一端逐节距测量时，应注意桥板前后重合。 ⑤ 测量时，必须待气泡静止后方可读数，否则会带来读数误差。 ⑥ 按图2.1所示分别测量被测导轨面，读数填入实验报告，反复测3次。 ⑦ 按累计值作折线图及包容折线的距离最短的两条平行线，测量两条平行线间的距离。
5 思考题
① 为什么要根据累计值作图？
② 用节距法测量导轨，若导轨分成8段，测点应是几个，为什么? ③ 在所画误差图形上，为什么要按平行线垂直方向取值？
实验2.1.2 分度头测量圆度误差
1实验目的
① 了解分度头的工作原理。
② 掌握在分度头上测量圆度误差的方法及圆度误差判断方法。
2仪器简介
分度头由手轮、传动机构、转轴和卡盘组成，实验中所用分度头的分度值为5，手
轮转动带动主轴和零件一齐转动，实现分度。
'3实验步骤
① 将被测零件装在光学分度头上，并将指示表的测头靠在零件上，前后移动指示表，使其测头与零件最高点相接触（即指针的转折点位置），
② 将分度头外面的活动度盘转至0，记下指示表上的读数。
③ 转动手轮，注视活动度盘，使分度头每转过30o，就由指示表上读取一个数值。测完一周，共记下12次读数。按下述数据处理方法求该截面轮廓的圆度误差。测量若干截面轮廓的圆度误差，取其中最大值作为该圆柱面的圆度误差f0，若f0 小于或等于圆
? 10
度公差t0，则此项指标合格。
4 数据处理
上述用指示表测量圆周12等分处轴的半径差是表示以中心孔为圆心的极坐标轮廓，评定圆度误差时，需要确定理想圆的圆心，其方法有四种：最小区域圆法、最小二乘法、最小外接圆法和最大内接圆法。本实验采用最小区域法。
最小区域是指包容实际轮廓的两个半径差为最小的同心圆，包容时至少有四个实测点内外相间地在两个圆周上。确定圆度误差的方法如下：
① 将所测各读数都减去读数中的最小值，使相对读数全为正值；按适当比例放大后，用红笔将各数值依次标记在极坐标纸上，如图2.3所示。
② 将透明的同心圆模板覆盖在极坐标图上，并在图上移动，使某两个同心圆包容所标记的各个点，而且此两圆之间距离为最小。此时，至少有四个点顺序交替地落在此两圆的圆周上(内—外—内—外)，如图中a、c两点同在内接圆2上，b、d两点同在外接圆5上，其余各点均被包容在此两圆之 间，则此两圆为最小区域圆，圆心在O点。两圆之间距离为3格，
假设每格标定值代表2?m，则圆度误差为6?m。
③ 用圆规以O点为中心，画出两个包容各实测点的最小区域圆，量出此两圆的半径差，除以图形的放大倍数，也可确定圆度误差。
若将指示表改换为电感测头并连接到汁算机上，圆度误差值可直接由计算机显示或打印出来。
图2.3 4 思考题
① 分析测量结果中除圆度误差外还可能包含何种误差。
实验2.1.3 平面度检查仪测量平面度误差
1目的与要求
① 了解合像水平仪的结构原理及操作方法。 ② 掌握测量导轨直线度误差的原理及数据处理方法。
2测量原理
测量平面度误差一般是采用合像水平仪，通过测量平面内若干条直线的直线度误差综合判断平面度误差。其测量原理为以标准平面来模拟基准平面，与基准平面进行比较测量被侧平面的平面度误差。测量方法为将被测平面按桥板跨距等分成若干方格，采用
11
图2.4 合像水平仪测量直线度示意图 节距法测量一条直线上各节点的高度差。将桥板依次放在直线各段上，如图2.4所示，测出每条直线上相临两节点反射光线相对理想光线的倾角?，再转换成节点之间的相对高度差。依次测量同方向的全部直线上的节点后再沿垂直方向测量第一条直线上各节点的高度差，由此可计算出所有节点相对（0，0）节点的高度差。按最小条件找出包容轮廓面的两个理想平面，两理想平面间的距离即为平面度误差
2 仪器简介
水平仪一般由光源、反射光接收器和反光镜组成，用于测量反光镜偏离铅垂面的微小角度。当平面内的被测直线在测量方向有微小高度差时，反射光线与光源光线在垂直方向有一微小夹角，在光线接收器上产生高度差，通过此高度差即可计算出放置反光镜的桥板在水平面内的倾斜角度，根据桥板长度即可算出桥板横跨的两个节点间的高度差。
3 操作步骤
① 将反射镜桥板放在被侧平面各个位置上观察，检查平面相对基准平面倾斜的角度是否超出仪器的示值范围，若超出仪船的示值范围，就需对被测平面进行调整，最好调整到接近基准平面位置。以便减小示值误差的影响及简化数据处理。
② 按桥板跨距l=200mm按垂直方向等分被测平面为若干边长为节距的方格，并作记号。从平面的一角沿某一方向从一端到另一端逐节测量，分别记下测量读数值。再依次测量直至测完所有直线。然后测量垂直方向各起点组成的直线各节点的高度差。可重复几次，取每节距读数的平均值为测量值，以提高测量精度。
③ 测量前，平面和反射镜桥板工作面要擦拭干净方可使用。 ④ 从导轨一端到另一端逐节距测量时，应注意桥板前后重合 ⑤ 测量时，必须待反射光稳定后方可读数。
⑥ 将测量数据填入实验报告，各节点高度值的应以类积值计算。
5 思考题
① 为什么要根据累计值计算平面度误差？
② 简述（3，3）节点与（1，1）节点高度差的计算过程。 ③ 测量时怎样消除基准平面的平面度误差？ ④ 简述按最小条件法寻找理想平面的过程。
12