1、 水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量机件相互位置的水平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度，也可测量零件的微小倾角。 常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪等。 钳工常用的条式水平仪。 条式水平仪由作为工作平面的V型底平面和与工作平面平行的水准器 (俗称气泡)两部分组成。工作平面的平直度和水准器与工作平面的平行度都做得很精确。当水平仪的底平面放在准确的水平位置时，水准器内的气泡正好在中间位置 (即水平位置)。 在水准器玻璃管内气泡两端刻线为零线的两边，刻有不少于8格的刻度，刻线间距为2mm。 当水平仪的底平面与水平位置有微小的差别时，也就是水平仪底平面两端
2、有高低时，水准器内的气泡由于地心引力的作用总是往水准器的最高一侧移动，这就是水平仪的使用原理。两端高低相差不多时，气泡移动也不多，两端高低相差较大时，气泡移动也较大，在水准器的刻度上就可读出两端高低的差值。1-框架 2-主水准器 3-调节水准器框式水平仪组成：常用的框式水平仪，主要由框架1和弧形玻璃管主水准器2、调整水准3组成。二二 框式水平仪工作原理框式水平仪工作原理 利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。 框架的测量面有平面和V形槽，V形槽便于在圆柱面上测量。弧形玻璃管的表面上有刻线，内装乙醚(或酒精) ,并留有一个水准泡，水准泡总是停留在玻璃管内的最高处。 若水平仪倾斜一个角
3、度，气泡就向左或向右移动，根据移动的距离(格数) ,直接或通过计算即可知道被测工件的直线度，平面度或垂直度误差。水平仪工作原理：精度为0.02mm/1000mm的水平仪玻璃管，当平面在1000mm 长度中倾斜0.02mm，则倾斜角为： 00002. 0100002. 0mmtg4 水平仪的读数方法有直接读数法和平均读数法两种。 1)直接读数法 以气泡两端的长刻线作为零线，气泡相对零线移动格数作为读数，这种读数方法最为常用 图7-4a表示水平仪处于水平位置，气泡两端位于长线上，读数为“0”；图7-4b表示水平仪逆时针方向倾斜，气泡向右移动，图示位置读数为“+2”；图7-4c表示水平仪顺时针方向倾
4、斜，气泡向左移动，图示位置读数为“-3”。 2)平均读数法 由于环境温度变化较大，使气泡变长或缩短，引起读数误差而影响测量的正确性，可采用平均读数法，以消除读数误差。 平均读数法读数是分别从两条长刻线起，向气泡移动方向读至气泡端点止，然后取这两个读数的平均值作为这次测量的读数值。 图7-5a表示，由于环境温度较高，气泡变长，测量位置使气泡左移。读数时，从左边长刻线起，向左读数“-3”；从右边长刻线起，向左读数“2”。取这两个读数的平均值，作为这次测量的读数值： 5 . 22)2()3( 图7-5b表示，由于环境温度较低，气泡缩短，测量位置使气泡右移，按上述读数方法，读数分别为“+2”和“+1”
5、，则测量的读数值是：5.12)1()2( 在使用误差较小的水平仪测量设备的水平度时，应在被测量面上原地旋转180度进行测量，利用两次读数的结果加以计算修正，其方法如下： （1）测量时，水平仪第一读数为0，在原位置旋转180度进行测量，读数也为0，则说明被测表面呈水平状态，水平仪没有误差。 （2）测量时，水平仪第一读数为0，第二次读数气泡向一个方向移动，则说明被测表面和水平仪都有误差，并且两者误差值相等，都等于读数值的一半。（3）两次读数都不为0，而且气泡向一个方向移动，这时被侧面较高一端高度为两次误差值得和除以2，而水平仪误差为两次误差值的差除以2。（4）如果两次测量的误差方向相反，气泡各向一
6、个方向移动，那么被侧面较高一端高度为两次误差值的差除以2，水平仪本身误差是两次误差的和除以2。（1）使用水平仪测量前，必须将被测量表面与水平仪工作表面擦干净，以防测量不准确或擦伤工作表面。（2）使用水平仪时，必须手握仪器的握手，不要用手触动气泡玻璃管，也不要对着玻璃管呼吸，以防影响水平仪的读数精度。看水平仪时，视线要垂直对准气泡玻璃管，否则读数不准。（3）测量过程中，水平仪要轻拿轻放，不允许在设备的被测表面上将水平仪的工作面拖来拖去。在撬动设备或敲打垫铁时，必须将水平仪移开。（4）用水平仪检查立面的铅锤性时，应将其用力均匀地紧靠在设备立面上。水平仪从低温处拿到高温处时，不得立即使用，也不得在暴
7、烈的日光或强烈的白炽灯下使用，以免因温差变化太剧烈使测量值不准确。（5）水平仪使用完毕后，要用干净的擦布擦拭干净，并涂上一层薄薄的机油，放入盒内。水平仪不应保存在潮湿的环境中，以免生锈；仪器盒上不得重压，也不得与锤子等粗糙工具放在一起，避免损坏。 框架水平仪的使用方法：1 框架水平仪的两个V形测量面是测量精度的基准，在测量中不能与工作的粗糙面接触或摩擦。安放时必须小心轻放，避免因测量面划伤而损坏水平仪和造成不应有的测量误差。2 用框架水平仪测量工件的垂直面时，不能握住与副侧面相对的部位，而用力向工件垂直平面推压，这样会因水平仪的受力变形，影响测量的准确性。正确的测量方法是手握持副测面内侧，使水
8、平仪平稳、垂直地（调整气泡位于中间位置）贴在工件的垂直平面上，然后从纵向水准读出气泡移动的格数。3 使用水平仪时，要保证水 正确 错误平仪工作面和工件表面的清洁，以防止脏物影响测量的准确性。测量水平面时，在同一个测量位置上，应将水平仪调过相反的方向再进行测量。当移动水平仪时，不允许水平仪工作面与工件表面发生摩擦，应该提起来放置。如图7-6所示。 图7-6 水平仪的使用方法 4 .当测量长度较大工件时，可将工件平均分若干尺寸段，用分段测量法，然后根据各段的测量读数，绘出误差坐标图，以确定其误差的最大格数。如图7-7所示。床身导轨在纵向垂直平面内直线度的检验时，将方框水平仪纵向放置在刀架上靠近前导
9、轨处(图7-7中位置A)，从刀架处于主轴箱一端的极限位置开始，从左向右移动刀架，每次移动距离应近似等于水平仪的边框尺寸(200mm)。依次记录刀架在每一测量长度位置时的水平仪读数。将这些读数依次排列，用适当的比例画出导轨在垂直平面内的直线度误差曲线。水平仪读数为纵坐标，刀架在起始位置时的水平仪读数为起点，由坐标原点 起作一折线段，其后每次读数都以前折线段的终点为起点，画出应折线段，各折线段组成的曲线，即为导轨在垂直平面内直线度曲线。曲线相对其两端连线的最大坐标值，就是导轨全长的直线度误差，曲线上任一局部测量长度内的两端点相对曲线两端点的连线坐标差值，也就是导轨的局部误差。合象水平仪也称为光学合
10、象水平仪，是用来测量水平位置或垂直位置微小角度偏差的角值测量仪。用途：在机械设备的安装调试和维修检验中，一般用来检验和校正基准工作面的安装水平度和垂直度。如：测量机床设备导轨或工作台面的直线度和平面度以及精度较高零部件间相对位置的平行度和垂直误差等。 合象水平仪由：微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V形工作面的底座等组成。 合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气汽象符合放大，来提高读数的精确度，利用杠杆、微动螺杆、这一套传动机构来提高读数的灵敏度 （1）将底部工作表面及被检验工件的测量表面擦拭干净。 （2）将合象水平仪轻放在被检工作表面上，等气泡景象完全符合要求后，方可
11、进行读数。 （3）由于被检验面可能存在倾斜，引起两气泡景象的不重合，因此需要转动度盘进行调整。被检工作表面方向倾斜的正负，由圆刻度盘的旋向决定。 （4）两气泡景象重合后，可读出被检工件的倾斜度测量值，同时也可判定工件倾斜的方向。 工件的实际倾斜误差，可通过下式计算得出 H=ink 式中：H-倾斜角度的误差值（mm）; i-合象水平仪刻度分化值； n-度盘刻线分格读数； k-合象水平仪工作面的长度（支点距离），一般为固定值，如165mm。上式可用文字表述为：实际倾斜度=刻度值*支点距离*刻度盘读数 例1-1 设备检修时，用刻度值为0.01mm/1000mm，支点距离为165mm的合象水平仪对某机
12、床导轨进行检测，测得的刻度盘读数为7格，试分析计算该机床导轨面被测段的水平度误差。 由已知刻度分度值为0.01mm/1000mm，支点距离为165mm，带入式H=ink，得H=0.01mm/1000mm*165*7mm=0.01155mm （1）合象水平仪使用前，应用汽油把油污洗干净，再用脱脂纱布擦干净。 （2）温度变化对水准器的位置影响很大，使用时必须与热隔离，以免产生温度造成的仪器误差。 （3）测量时旋转度盘必须待两气泡完全符合后，按度盘正负方向的分度值进行读数。 （4）如发现合象水平仪的零位不正时，可进行调整，即将合象水平仪放在平稳固定的校位，转动刻度盘使两气泡重合，得第一个读数，然后将仪器高速转180，放回原位，重新转动刻度盘使两气泡重合，得第二个读数，（+）/2即为该仪器的零位误差。如发现水平仪的零位超差，应重新调整刻度或水准座支撑螺钉。
