量具使用教程－7水平儀

圖7-1是鉗工常用的條式水平儀。條式水平儀由作為工作平面的V型底平面和與工作平面平行的水準器 (俗稱氣泡)兩部分組成。工作平面的平直度和水準器與工作平面的平行度都做得很精確。當水平儀的底平面放在準確的水平位置時，水準器內的氣泡正好在中間位置 (即水平位置)。在水準器玻璃管內氣泡兩端刻線為零線的兩邊，刻有不少於8格的刻度，刻線間距為2mm。當水平儀的底平面與水平位置有微小的差別時，也就是水平儀底平面兩端有高低時，水準器內的氣泡由於地心引力的作用總是往水準器的最高一側移動，這就是水平儀的使用原理。兩端高低相差不多時，氣泡移動也不多，兩端高低相差較大時，氣泡移動也較大，在水準器的刻度上就可讀出兩端高低的差值。

表7-1 水平儀的規格

品種	外形尺寸（mm）			分度值
	長	闊	高	組別	(mm/m)
框式	100	25～35	100	Ⅰ	0.02
	150	30～40	150
	200	35～40	200
	250	40～50	250	Ⅱ	0.03～0.05
	300		300
條式	100	30～35	35～40
	150	35～40	35～45
	200	40～45	40～50	Ⅲ	0.06～0.15
	250
	300

條式水平儀的規格見表7-1。條式水平儀分度值的說明，如分度值0.03mm／m，即表示氣泡移動一格時，被測量長度為1m的兩端上，高低相差0.03mm。再如，用200mm長，分度值為0.05mm／m的水平儀，測量400mm長的平面的水平度。先把水平儀放在平面的左側，此時若氣泡向右移動二格，再把水平儀放在平面的右側，此時若氣泡向左移動三格，則說明這個平面是中間高兩側低的凸平面。中間高出多少毫米呢？從左側看中間比左端高二格，即在被測量長度為1m時，中間高2×0.05=0.10mm，現實際測量長度為200mm，是1m的，所以，實際上中間比左端高0.10× = 0.02mm。從右側看：中間比右端高三格，即在被測量長度為1m時，中間高3×0.05=0.15mm，現實際測量長度為200mm，是1m的，所以，實際上中間比右端高0.15× =0.03mm。由此可知，中間比左端高0.02mm，中間比右端高0.03mm，則中間比兩端高出的數值為(0.02+0.03)÷2=0.025mm。

二框式水平儀

圖7-2是常用的框式水平儀，主要由框架1和弧形玻璃管主水準器2、調整水準3組成。利用水平儀上水準泡的移動來測量被測部位角度的變化。

圖7-2 框式水平儀

1-框架 2-主水準器 3-調整水準

框架的測量面有平面和V形槽，V形槽便於在圓柱面上測量。弧形玻璃管的表面上有刻線，內裝乙醚(或酒精) ,並留有一個水準泡，水準泡總是停留在玻璃管內的最高處。若水平儀傾斜一個角度，氣泡就向左或向右移動，根據移動的距離(格數) ,直接或通過計算即可

知道被測工件的直線度，平面度或垂直度誤差。

水平儀工作原理(圖7-3),精度為0.02mm/1000mm的水平儀玻璃管，曲率半徑

R=103132mm，當平面在1000mm長度中傾斜0.02mm，則傾斜角為：

水準泡轉過的角度應與平面轉過的角度相等，則水準泡移動的距離(1格) 為：

圖7-3 框式水平儀工作原理

水平儀的讀數方法有直接讀數法和平均讀數法兩種。

1)直接讀數法以氣泡兩端的長刻線作為零線，氣泡相對零線移動格數作為讀數，這種讀數方法最為常用，見圖7-4。

圖7-4 直接讀數法

圖7-4a表示水平儀處於水平位置，氣泡兩端位於長線上，讀數為“0”；圖7-4b表示水平儀逆時針方向傾斜，氣泡向右移動，圖示位置讀數為“+2”；圖7-4c表示水平儀順時針方向傾斜，氣泡向左移動，圖示位置讀數為“-3”。

2)平均讀數法由於環境溫度變化較大，使氣泡變長或縮短，引起讀數誤差而影響測量的正確性，可採用平均讀數法，以消除讀數誤差。

平均讀數法讀數是分別從兩條長刻線起，向氣泡移動方向讀至氣泡端點止，然後取這兩個讀數的平均值作為這次測量的讀數值。

圖7-5a表示，由於環境溫度較高，氣泡變長，測量位置使氣泡左移。讀數時，從左邊長刻線起，向左讀數“-3”；從右邊長刻線起，向左讀數“—2”。取這兩個讀數的平均值，作為這次測量的讀數值：

圖7-5 平均讀數法

圖7-5b表示，由於環境溫度較低，氣泡縮短，測量位置使氣泡右移，按上述讀數方法，讀數分別為“+2”和“+1”，則測量的讀數值是：

框架水平儀的使用方法：

1 框架水平儀的兩個V形測量面是測量精度的基準，在測量中不能與工作的粗糙面接觸或摩擦。安放時必須小心輕放，避免因測量面划傷而損壞水平儀和造成不應有的測量誤差。

2 用框架水平儀測量工件的垂直面時，不能握住與副側面相對的部位，而用力向工件垂直平面推壓，這樣會因水平儀的受力變形，影響測量的準確性。正確的測量方法是手握持副測面內側，使水平儀平穩、垂直地（調整氣泡位於中間位置）貼在工件的垂直平面上，然後從縱向水準讀出氣泡移動的格數。

正確錯誤

圖7-6 水平儀的使用方法

3 使用水平儀時，要保證水平儀工作面和工件表面的清潔，以防止臟物影響測量的準確性。測量水平面時，在同一個測量位置上，應將水平儀調過相反的方向再進行測量。當移動水平儀時，不允許水平儀工作面與工件表面發生摩擦，應該提起來放置。如圖7-6所示。

4 當測量長度較大工件時，可將工件平均分若干尺寸段，用分段測量法，然後根據各段的測量讀數，繪出誤差坐標圖，以確定其誤差的最大格數。如圖7-7所示。床身導軌在縱向垂直平面內直線度的檢驗時，將方框水平儀縱向放置在刀架上靠近前導軌處(圖7-7中位置A)，從刀架處於主軸箱一端的極限位置開始，從左向右移動刀架，每次移動距離應近似等於水平儀的邊框尺寸(200mm)。依次記錄刀架在每一測量長度位置時的水平儀讀數。將這些讀數依次排列，用適當的比例畫出導軌在垂直平面內的直線度誤差曲線。水平儀讀數為縱坐標，刀架在起始位置時的水平儀讀數為起點，由坐標原點起作一折線段，其後每次讀數都以前折線段的終點為起點，畫出應折線段，各折線段組成的曲線，即為導軌在垂直平面內直線度曲線。曲線相對其兩端連線的最大坐標值，就是導軌全長的直線度誤差，曲線上任一局部測量長度內的兩端點相對曲線兩端點的連線坐標差值，也就是導軌的局部誤差。