水平仪怎么用（水平仪使用方法及读数）

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一、水平仪的使用和读数
水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的不直度、机件相对位置的平行度以及设备安装的水平位置和垂直位置的仪器。水平仪是机床制造、安装和修理中最基本的一种检验工具。一般框式水平仪的外形尺寸是200×200mm , 精度为0.02/1000。水平仪的刻度值是气泡运动一格时的倾斜度 , 以秒为单位或以每米多少毫米为单位 , 刻度值也叫做读数精度或灵敏度。若将水平仪安置在1米长的平尺表面上 , 在右端垫0.02毫米的高度 , 平尺倾斜的角度为4秒 , 此时气泡的运动距离正好为一个刻度。如图：1

计算如下：水平仪连同平尺的倾斜角α的大小可以从下式中求出：
由tgα=H/L=0.02/1000=0.00002 则α=4秒
从上式可知0.02/1000精度的框式水平仪的气泡每运动一个刻度 , 其倾斜角度等于4秒 , 这时在离左端200mm处（相当于水平仪的1个边长） , 计算平尺下面的高度H1为：
tgα=H/L=0.00002 H1=tgα×L1=0.00002×200=0.004(mm)
由上式可知 , 水平仪气泡的实际变化值与所使用水平仪垫铁的长度有关。假如水平仪放在500mm长的垫铁上测量机床导轨 , 那么水平仪的气泡每运动1格 , 就说明垫铁两端高度差是0.01mm。另外 , 水平仪的实际变化值还与读数精度有关。所以 , 使用水平仪时 , 一定要注意垫铁的长度、读数精度以及单独使用时气泡运动一格所表示的真实数值。
由此得知 , 水平仪气泡运动一格后的数值 , 是根据垫铁的长度来决定的。
水平仪的读数 , 应按照它的起点任意一格为0。气泡运动一格计数为1 , 再运动一格计数为2 , 以此进行累计。在实际生产中对导轨的最后加工 , 无论采用磨削、精磨还是手工刮研 , 多数导轨都是呈单纯凸或单纯凹的状态 , 机床导轨的直线度产生曲线性也是少见的（加工前的导轨会有曲线性的现象）。测量导轨时 , 水平仪的气泡一般按照一个方向运动 , 机床导轨的凸凹是由水平仪的移动方向和该气泡的运动方向来确定。如图：2

水平仪的移动方向与气泡的运动方向相反 , 呈凸 , 用符号“+”表示。
水平仪的移动方向与气泡的运动方向相同 , 呈凹 , 用符号“-”表示。
如果导轨是凸的情况下 , 水平仪（垫铁）从任意一个方向进行移动 , 水平仪的气泡向相反方向运动 , 如图2—（1）所示。
如果导轨是凹的情况下 , 水平仪（垫铁）从任意一个方向进行移动 , 水平仪的气泡向相同方向运动 , 如图2—（2）所示。
确定导轨的凹凸后 , 再根据所使用的垫铁长度和水平仪气泡运动格数和的一半进行计算 , 才能得到导轨的准确的直线度误差精度。

二、导轨直线度的检查调整和计算方法
水平仪是测量机床导轨直线度的常用的仪器 , 是用来检查导轨在垂直平面内的直线度和在水平面内的直线度。用水平仪来进行调整导轨的直线度之前 , 应首先调整整体导轨的水平。将水平仪置于导轨的中间和两端位置上 , 调整到导轨的水平状态 , 使水平仪的气泡在各个部位都能保持在刻度范围内。再将导轨分成相等的若干整段来进行测量 , 并使头尾平稳的衔接 , 逐段检查并读数 , 然后确定水平仪气泡的运动方向和水平仪实际刻度及格数。进行记录 , 填写“+”“-”符号 , 按公式进行计算机床导轨直线度精度误差值。
导轨直线度误差〈曲线图〉 , 在教材中所讲的是没有实际依据的 , 在生产现场适用很不方便 , 更不准确。它误导了人们的识别能力 , 在实际工作中不能应用 , 时常会给工作人员造成一种错觉。按此检查导轨直线度误差 , 是不能得到正确的精度数值的。例如：机床导轨平滑的凸或凹 , 在导轨的直线度误差〈曲线图〉中 , 都表示为一条直线。如果机床导轨前半段凸 , 后半段凹 , 在导轨直线度误差〈曲线图〉中 , 却表示该导轨呈凸。如果机床导轨前半段凹 , 后半段凸 , 在导轨直线度误差〈曲线图〉中 , 却表示该导轨呈凹。水平仪气泡沿一个方向运动 , 误认为是一条斜线（于水平面） , 这些现象在实际工作的测量检查中 , 经常发生争论 , 得不到统一 , 又没有具体的标准规定 , 只能按照书中的例题说明 , 错误的进行判断 , 给正常的生产工作带来了困难 , 造成了损失 , 使机床导轨的精度得不到保证。
导轨直线度误差值的计算方法比较简单方便 , 误差精度准确 , 适合于现场工作人员的操作和应用。计算公式如下：
导轨直线度误差值=格数和×
×水平仪精度×垫铁长度
格数和——水平仪（垫铁）在导轨全长上移动时气泡运动所产生的格数和
水平仪精度——一般200×200框式水平仪的精度为0.02/1000
垫铁长度——指放在导轨上的移动部件 , 水平仪所使用的垫铁和工作台
在书中提到的移动距离 , 作为一项计算数据是不够实际的 , 它代表不了任何的计算尺寸。移动距离是指在测量机床导轨时全长的分段 , 移动距离不等于垫铁长度 , 它不能用来作为计算中的数据 , 在测量机床导轨时应该采用垫铁的长度 , 在全长导轨上进行分段移动 , 调整机床导轨时用垫铁（小于工作台的长度）来进行 , 检查机床导轨的直线度误差值 , 水平仪一般放在工作台上进行测量 , 如图1所示。证明水平仪气泡的实际变化 , 是根据导轨上移动的部件长度来决定的。所以 , 检查机床导轨的直线度误差值 , 按照导轨的移动部件长度来计算 , 测量机床导轨时移动距离短 , 误差精度准确 , 形状清楚。在使用水平仪测量机床导轨时应注意重要的几个方面：部件的移动方向、水平仪气泡的运动方向、气泡变化的最大格数和在导轨上移动的部件（垫铁）长度。
调整导轨直线度误差值时 , 应使用比较短的垫铁 , 测量的数值比较准确。使用的垫铁长度不同 , 测得的数值和形状也不一样。上例证明的公式用来计算机床导轨工作长度的直线度误差值 , 就是指机床导轨全部长度减去垫铁长度（工作台长度）后那段导轨的直线度误差。检查机床导轨直线度误差值时 , 应注意技术标准中的导轨工作长度和导轨全部长度。如测量机床导轨全部长度的直线度误差值 , 则采用下例公式进行计算：
导轨全长直线度误差值=
该公式是在上例公式的基础上 , 加上了垫铁（工作台）下面的那段导轨的直线度误差值。在机械制造行业和实际生产现场一般不采用这种计算方法。

三、角度作图法
角度作图法是根据水平仪气泡变化的规律来进行角度值的画法。纵坐标表示水平仪气泡的运动方向。水平仪的移动方向与该气泡的运动方向相反 , 表示导轨呈凸 , 纵坐标箭头向上；水平仪的移动方向与该气泡的运动方向相同 , 表示导轨呈凹 , 纵坐标箭头向下。横坐标表示水平仪的移动方向和导轨的长度 , 每段代表移动距离。例图：1证明水平仪气泡每运动1格 , 其倾斜角等于4秒。为了直观清楚 , 以导轨的另一头为中心 , 导轨长度为半径 , 画出弧线 , 在弧线上分成相等的段数 , 连接中心0点 , 每段的度数表示4秒和水平仪气泡的1格。根据导轨的凹凸 , 确定角度的方向 , 然后画出每次水平仪移动后测量到的格数 , 连接每个测量点 , 得出导轨的形状。例图：3所示 , 横坐标与导轨弧线之间最大的距离就是该导轨的直线度误差。因每段测量时水平仪的移动距离和该气泡的运动格数有误差 , 最后计算时 , 采用水平仪气泡运动的格数和 , 在机床导轨的形状凹凸不平的情况下 , 则采用角度作图法中的实际最大格数。如果水平仪从另一个方向进行移动 , 就将图：3按左右方向转180° , 该导轨的形状在图中没有变化 , 在实际工作过程中可以简单的作图 , 将角度分成相等的等分 , 表示水平仪的格数 , 角度作图法能使工作人员直观准确地看到机床导轨的形状 , 便以技术精度的保留和存档。

四、例题
1.某一龙门铇床B2012A的导轨全长8米 , 工作台的长度4米 , 用200×200的框式水平仪 , 精度为0.02/1000 , 来检查该导轨的直线度误差值（精度要求的标准为导轨工作长度0.04mm） , 按500mm将导轨分成8段进行测量 , 逐段检查并读数为：0 , +0.5 , +1 , +1.5 , +2 , +2.5 , +3,+3.5,+4,水平仪的气泡运动方向和工作台的移动方向相反 , 证明该导轨呈凸。按公式计算如下：

如果按照教材和书中的计算方法 , 采用移动距离500mm作为计算尺寸 , 那么该导轨的直线度误差值是0.04mm。在导轨直线度误差值〈曲线图〉中 , 却表示出一条倾斜的直线 , 假如该导轨的形状是一条倾斜的直线 , 那么水平仪的气泡在导轨的任何位置上没有变化。

2. 某一导轨磨床M50100进行精度调整 , 该导轨长5米 , 工作台长度1.6米 , 使用200×200的框式水平仪 , 精度为0.02/1000 , 进行测量调整后的导轨直线度误差值（精度的技术要求标准是机床导轨全部长度0.02mm , 只许凸） , 按照约500mm将导轨分为7段进行测量 , 逐段测量读数为：0 , -0.5 , -1 , -1.5 , -2 , -2.5 , -3,-3.5,水平仪的气泡运动方向与工作台的移动方向相同 , 证明该导轨呈凹。按公式计算如下：

经过测量后该导轨直线度误差值约0.082mm , 超过了技术要求的精度标准。如果按照教材和书中的计算方法 , 以移动距离为计算尺寸 , 则该导轨的直线度误差值应是0.035mm。在导轨直线度误差值〈曲线图〉中 , 该导轨却表示出一条倾斜的直线（与水平面） , 误认为导轨直线度误差值为0 , 所以导轨直线度误差值〈曲线图〉是不能证明机床导轨的误差和形状的。基本原理上检查的是导轨的不弧度 , 在实际工作中是不能应用的。

上面两例题是在实际生产工作中发生的具体问题 , 最后的结论却都被误认为合格 , 使机床的导轨精度得不到保证 , 给正常的生产工作造成了困难。
正确的使用水平仪 , 才能使机械设备的精度更高、更准确。为加快机械工业的发展 , 使机械产品的质量满足更高的技术精度 , 这一方面是很重要的。