平板检测需要注意的重要环节

2014-03-22王德岭

计量技术 2014年3期

王德岭

(芜湖市计量测试研究所，芜湖 241000)

0　引言

平板是用于调校测量器具和作为基准面用于器件形位误差测量的一种实物量具，适用于各种检验、划线工作，在机械制造中是不可缺少的基本工具。在平板检定、校准中按国家计量检定规程规定，平板精度分别为00，0，1，2，3级五个级别。由于检测高精度平板时，人为因素对测量数据影响较大，直接影响平板等级的评定，常常使高等级平板被误评定成低一级的平板，这种现象在00级、0级最为常见，下面将在平板检测中要注意的几个关键问题论述如下。

1　重视地基稳定与防震处理，减小平板在检测中的空间位置变化

目前我国平板多以铸铁平板和岩石平板为主，少量有钢制平板和特殊材质平板，还有特殊用途的大型检验平台也属于平板的范畴，尤其是规格在1000mm×1000mm以上的平板自身重量重、体积大，几个支撑点分担平板的全部重量。这时，如果地面没有做特殊处理，测试人员在平板周围的走动、平板周围机械设备的震动、平板上检定工具的移动以及地面的形变都会引起平板的空间位置发生变化，影响检测数据。对检测2000mm×2000mm以上的特大平板时更要充分考虑地基稳定问题，要在安装调试平板前对地基进行处理后再放置平板，大型平板安放后地基会有沉降，使平板很难在长时间内保持水平。

具体措施：对于400mm×400mm以下的小平板，在检测时应放置到稳定的环境中或者是专用的支架上进行检测；对于400mm×400mm以上的平板应做地基稳固处理，精密和等级较高的平板在做地基稳固处理的同时，还要做好防震隔离槽的设计。检测平板的检测工具应尽量轻，检测工具的移动会引起平板的空间位置变化，在检测大型平板时检测人员不应在平板上面移动读取数据，应提前布线划点，移动桥板最好采取牵引绳等方法。

2　反复调平和正确使用支撑点，提高后续测量数据的准确度

平板调平不仅是安装平板的重要环节，更是检测平板的首要步骤。平板调平是在检测前进行的，主要有两个目的：一是使平板处于稳定的状态下，便于检测平板和在平板上进行测试工作；二是使平板工作面最大可能接近理想水平面，如果平板工作面与基准水平面倾角稍微过大，合像水平仪、电子水平仪会超出测量范围，无法读出数据。平板工作面与基准水平面有倾角时，在水平仪的示值范围内理论上是可以测量计算的，但是，节距测量时桥板摆放都相互平行并且首尾相接，在实际测量中一般很难实现，所以在平板没有调到基准水平面水平时在水平仪的读数中包含一个另外方向的倾角分量误差，此分量误差随着平板倾斜角度的增大而增大，使平面度误差影响平板级别的评定。

正确运用平板主、辅支点，保证平板在测量和使用中发生最小的形变，主支点是为更好的保证平板在生产加工、检测和使用时工作面平面度的一致性。通常小平板(小于1000mm×1000mm)被放在钳工台和桌子上，检测人员的走动和标准器的移动等重力影响给测量结果带来较大误差，特别是自身重量较轻的岩石小平板，而检测水平仪及桥板较重，其放置不同位置时，平板的3个支点(如图1中1-3点)负荷发生不均衡变化，所以检测时除应考虑检测地点稳定外，还应使用自身重量较轻的检测工具，必要时在检测时增加辅助支承点来增强小平板放置的稳定性。对于大于1000mm×1000mm平板一般采用如图1的5点(1-5)或7点(1-7)支承。辅助支承用于改善平板因自重产生的变形，或增加平板局部的承载能力，即可以改善因局部承载而产生的变形。辅助支承对于一般大尺寸平板(2000mm以下)主要改善平板局部的承载能力，辅助支承刚刚接触即可。对于特大尺寸平板(2000mm以上)主要改善平板因自重产生的变形，辅助支承应根据平板检测结果进行调整，平面度偏差较高的辅助支承可适当放松，平面度偏差较低的辅助支承可适当顶紧，以改善平面度和局部平面度。

图1　实心点为主支点、空心点为辅助支点

3　正确选用检测工具，减小测量误差

1)桥板的选用

桥板是有两个支承面的桥式板，一般是金属制作，分为固定式和可调式。我们在计量检定、校准平板时用的为可调式桥板，正确的选用桥板对测量结果的准确度影响校大，因为桥板的跨距直接反映了被测面的节距，并且与水平仪的读数一起决定了量仪的使用精度，其关系式为

式中，d为仪器的分度值(μm)；hi为桥板两支点间的高度差(μm);L为桥板跨距(mm)；ai为仪器的读数。

在实际应用中，选用支承面窄的桥板(即窄面桥板)，并且在桥板移动方向的两支承面要选用适宜的宽度，因为保持一定宽度容易实现桥板移动的首尾相接，由上式可得，桥板的两支点连线与桥板上工作面的平行度影响桥板的精度高低。在节距法检测中，为真实评定每一测量面的直线度，桥板与被测量面接触点最佳原则应为一个点，这样更易实现首尾相接，但由于铸铁平板刮制表面坑穴会产生较大的定位误差，所以在实际检测中将桥板点接触改进为φ8mm小平面接触。如图2所示，1、2为主支承点，3为辅助支承点，点3起水平调节和支承作用，保证桥板水平方向与被测平板平面平行，3点式桥板可提高节距法测量直线度、平面度的准确度。

图2

2)合像水平仪和电子水平仪的选用

计量标准器具是检定方法的主要组成部分，通过对合像水平仪在检定平板中的不确定度评定可知引入的不确定度分量约为1.67μm,而0.001mm/m的电子水平仪引入的不确定度分量约为0.82μm，以500mm×400mm平板为例，在平板准确度等级为0级时的允差要求，合像水平仪引入的不确定度>1/40级平板允差限，所以在0级及00级平板检定时，要使用0.001mm/m的电子水平仪作为计量标准器具。

3)检测中的正确操作

桥板的移动轨迹要在一条直线上进行测量，在移动时要首尾相接，在检测时要使用导向线保持桥板移动的直线性，在工作中可以使用钢卷尺和小磁铁，把卷尺展开拉直固定在平板检测线上，这样容易保证桥板首尾相接，减少定位误差。检定前应先调平平板，检测中电子水平仪在起始点置零位，其他位置不应再置零，在平板多个边测量时，桥板在同一方向多条截面测量时，桥板和水平仪的方向应保持同一朝向。检测结束后根据所得的原始数据要进行数据的异常值的剔除，并进行计算得到平板的平面度。