付承云 劉蓮花 羅秀珍

(大連機床集團有限責(zé)任公司，遼寧大連 116600)

在 GB/T 17421.1－1998(eqvISO 230－1∶1996)《機床檢驗通則 第1部分:在無負(fù)載精加工條件下機床的幾何精度》標(biāo)準(zhǔn)中，對平面度的定義及檢測工具提出了原則要求。本文依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合機床行業(yè)實際情況，對工作臺平面度檢驗方法及數(shù)據(jù)處理做一下詳細(xì)介紹，以便檢驗人員掌握工作臺平面度的判定。

所謂平面度是指在規(guī)定范圍內(nèi)，被檢面上的各點，到平行于該面總軌跡的基準(zhǔn)平面的垂直距離的變化，小于規(guī)定值時，則該面是合格的?；鶞?zhǔn)平面可用一平板或用移動平尺所得的一組直線來表示，也可用水平儀或光束來表示。目前在國際上評定平面度誤差有多種方法，如“兩點法”、“三點法”、“最小條件法”、“最小二乘法”以及“角值法”、“四點法”等等。但是，就機床精度標(biāo)準(zhǔn)中的平面度檢驗而言，我們主要采用了“兩點法”或“三點法”。本文主要介紹一下“三點法”。

所謂“三點法”，就是以通過被檢平面上的三點(一般是選擇相距最遠(yuǎn)的三點)的平面作為基準(zhǔn)平面，被檢平面上的各測點到基準(zhǔn)平面的坐標(biāo)值，即為各測點相對于基準(zhǔn)平面的偏差。各測點偏差的最大代數(shù)差值，即該平面的平面度誤差。

“三點法”具有以下特點:

(1)有基準(zhǔn)平面的含義。它具有一個統(tǒng)一的評定誤差的基準(zhǔn)，因此，較“兩點法”更加合理。

(2)“三點法”的測量結(jié)果不是唯一的。由于決定基準(zhǔn)平面的3個點的位置不同，對矩形平面共有4種組合形式(見圖1)，所以從工藝上就要保證任一種組合形式的檢驗都要合格。

(3)用“三點法”所測得的誤差值較大，在一般情況下，比其它的方法要求都嚴(yán)。

(4)“三點法”比較簡便，可用作圖法或計算法求出平面度誤差，適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

下面舉例介紹平面度誤差的計算法。

例:某矩形工作臺尺寸為B×L=950 mm×1 200 mm，求該工作臺的平面度誤差。

采用0.02 mm/1 000 mm的水平儀及橋板(跨距a=200 mm、250 mm)，按網(wǎng)格布點進行測量，如圖2所示。

從A點(零點)開始，按圖2中的箭頭方向采用兩點連鎖法進行測量，測得水平儀讀數(shù)(格數(shù)值)見表1。

表1 格

為了便于數(shù)據(jù)處理，應(yīng)首先求出各測點相對于通過A點(零點)的水平面的高度差，即按測量方向，將各測點的水平儀讀數(shù)相疊加，也就是從零點開始，將各段所測得的讀數(shù)累計相加。如表1中AB線的第一段讀數(shù)為－0.5格，第二段為－0.5格，第三段為 +1.5格，第四段為 +1.5 格。

第一段 加后為:0+(－0.5)=－0.5(格)

第二段 加后為:－0.5+(－0.5)=－1.0(格)

第三段 加后為:－1.0+(+1.5)=+0.5(格)

第四段 加后為:+0.5+(+1.5)=+2.0(格)

同理，AD線的疊加方法與AB線相同，疊加后它們依次為 －1.0格、－2.5格、0格和 +2.0格。但在A1B1線疊加時，要考慮A1B1線起點A1的情況。因A1點是 －1.0格，就要把 －1.0格疊加進去。要特別注意，因水平儀在縱向和橫向上每格的線值(mm)不同，

縱向:0.02 mm/1 000 mm ×250 mm=0.005 mm=5 μm

橫向:0.02 mm/1 000 mm ×200 mm=0.004 mm=4 μm

所以要把A1點的格數(shù)轉(zhuǎn)換成4.0

μm。這樣將A1B1線各段的讀數(shù)轉(zhuǎn)換成線值后，在各段上都要加4.0 μm。同樣A2B2線的相加情況也要把起點A2相加進去，A3B3線、DC線的處理也以此類推。(若水平儀在縱橫向上的跨距相同，可直接將格數(shù)相加)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)值見表2。

A2B2線上的第三段:－2.5+3X+2Y= －14.0 μm

A3B3線上的第四段:+10.0+4X+3Y= －6.0 μm

DC線上的第四段:+10.5+4X+4Y= － 7.5 μm

各測點修正后的偏差值見表3。

表2 μm

表2所列的數(shù)值為各測點相對于通過A點(零點)的水平面的高度差，這個差值并未真實地反映出工作臺自身的平面誤差。要真正反映出這個誤差，必須通過A、B、D三點建立一個基準(zhǔn)平面，那么這個基準(zhǔn)平面上的A、B、D三點的高度差均為0。從表2可以看出，B點相對于通過A點的水平面的高度為+10.0 μm，D 點為 +8.0 μm，為了使 B、D 兩點均為0，所以在 B 點應(yīng)減去 +10.0 μm，D點應(yīng)減去 +8.0 μm，同時其余各點要按正比例關(guān)系作相應(yīng)的修正。也就是說，要使通過A點的水平面以A點為支點轉(zhuǎn)一角度，使之成為通過A、B、D三點的基準(zhǔn)平面。

修正過程是這樣的:先求出縱橫向上各段的修正系數(shù)X、Y。如縱向AB線上共分為四段，設(shè)每一段為一個X，因在第四段B點需減去+10.0 μm，則通過B點求得:

4X= －10.0 μmX= －2.5 μm

同理，在橫向AD線上每段設(shè)一個Y，則通過D點求得:4Y= －8.0 μmY= －2.0 μm現(xiàn)在修正AB線上第一段:－2.5+X= －2.5+(－2.5)= －5.0 μm

修正AB線上第二段:－5.0+2X=－10.0 μm

修正AB線上第三段:+2.5+3X=－5.0 μm

修正 AB線上第四段:+10.0+4X=0 μm

同樣 AD 線上的 A1、A2、A3、D 四個點

分別以Y為系數(shù)修正為:－6.0 μm、－14.0 μm、－6.0 μm、0 μm。

但是，A1B1線、A2B2線、A3B3線、DC線的修正方法與AB線和AD線的修正方法不同。AB和AD線分別為X方向(縱向)和Y方向(橫向)上的軸線，所以可只按一個方向修正，但其它線由于受到X、Y兩個方向的影響，所以每個測點都要在X、Y兩個方向上同時修正。

如:A1B1線上的第一段:－9.0+X+Y= －13.5 μm

從表3中可以看出，最高點的偏差為 0，最低點的偏差為 －21.5 μm，因此該工作臺的平面度誤差為:δ=0－(－21.5)=21.5 μm

此外還有作圖法。作圖法就是利用表2所示數(shù)據(jù)，分別作 AD、AB、A1B1、A2B2、A3B3、DC 的誤差曲線，從中求出基準(zhǔn)平面后得出平面度誤差。由于計算法使用起來比較方便，又容易掌握，所以這里對作圖法就不再作詳細(xì)介紹了。