直线导轨动态测量仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种测量直线导轨四个圆弧滚道的直线度、四个圆弧滚道对各基面的平行度、四个圆弧滚道的相互平行度以及直线导轨副总成精度的直线导轨动态测量仪新装置。本装置有测量信号感受新结构，使测量过程模拟了直线导轨副实际工作时的运动状态，测量的误差曲线真实可靠。采用微机系统和１米基准直尺，通过误差分离，对仪器工作台运动的系统误差进行了动态补偿。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属长度计量技术一、前        言直线导轨副是我国新开拓的精密滚动部件。它据有精度高，效率高，使用方便，寿命长等特点，应用越来越广泛。为适应批量及专业化生产的需要，急待解决高精度，高效率的检测问题。通常直线度测量方法有直接测量法和间接测量法。直接测量法有平尺法和打表法。间接测量法有水平仪法和自准直仪法。直线导轨的滚道是园弧，而且园弧很短，只有园周的四分之一。由于结构特点，上述传统的测量方法已不能适应。哈工大黄清渠主编的“几何量计量”与机械工程师进修大学教材第10期介绍了测量直线度的对比法。该法也不能解决直线导轨滚道的直线度测量。通过试验研究专利技术了“直线导轨动态测量仪”。本量仪设计有测量信号感受新结构，使测量过程模拟了直线导轨副实际工作时的运动状态，测量的误差曲线真实可靠。本专利技术应用了微机系统和1米基准直尺，通过误差分离，对仪器工作台运动的系统误差进行了动态补偿，实现了动态连续测量。整个测量过程与评定过程实现了自动化，获得了测量的高-->精度与高效率。本技术可以对直线导轨四个园弧滚道两个方向的直线度、四个园弧滚道对各基面的平行度、四个园弧滚道的相互平行度以及直线导轨副总成精度进行动态连续测量。二、仪器的工作原理与测量方法工作原理主要介绍直线导轨滚道直线度测量与评定方法。其它测量项目，原理类似，叙述从略。仪器可测工件最大长度拟定为1000毫米。第一测量方案仪器的测量基准为1米高精度工字研磨直尺。（见图1）仪器传动系统见图2所示，通过ZK－32直流电机（6），三角皮带，皮带轮带动滚珠丝杠（4）旋转，由滚动螺母（2）带动工作台（7）移动。底座（1）固定在工作台上，工件固定在底座上。龙门架（3）固定在床身（5）上，龙门架上装有两个测量架。（见图3）测量架可通过手轮（8、9）进行水平方向粗调，通过手轮（10、11、12、13、20、21）进行垂直方向粗调。八个电感轴向测头（DGC－8ZG／A）（A1，A2，A3，A4；B1，B2，B3，B4）装在左右测量架上，由螺旋千分尺手轮（14、15、16、17、18、19、22、23）对电感测头进行微调。将1米工字基准尺放在底座上，（见图4）-->由底座的侧面C与底面B定位。分别由垂直与水平方向安装的轴向电感测头与基准尺接触并调整零位。工作台带动基准尺移动1000毫米，电感测头按规定的采样间隔进行采样，采样的位置由磁栅尺给于控制。磁头装在磁头架上，磁头架装在工作台上。磁栅尺安装在固定在床身上的支架上，磁栅尺与工作台运动轨迹平行0.015毫米，第一个采样点由集成电路接近开关控制，定位精度△S≤0.02毫米。采样信号经电感测微仪→放大器→A／D→APPLEⅡ。由垂直方向安装的电感测头测得的形状曲线记为f（y）；由水平方向安装的电感测头测得的形状曲线记为f（x）。f（y）与f（x）即为二条误差补偿曲线。测量过程：把基准直尺从底座上取下，将直线导轨放在底座上，由底座的C、B面定位，垂直方向用螺钉压紧，水平方向用压板压紧。（见图3）将四个与滚道半径相同（或接近）的测量钢球分别放入四个滚道内，（见图3），（滚道半径通过量棒与滚道配接触确定）测量钢球用限位爪限位。八个电感测头分别与四个测量钢球接触并调整零位。工作台带动工件移动1000毫米。主机接到零位信号后开始采样。由于直线导轨滚道有误差，使测量钢球发生偏移，由电感测头感受偏移量，拾取原始信号，八路误差信号分别依次经过带多路开关的电感测微仪→放大器→A／D→APPLEⅡ。这八条原始误差信号f（A1），f（A2），f（A3），f（A4），f（B1），f（B2），f（B3），f（B4）。经过误差补偿后工件的真实形状误差曲线记为：-->F（A1）＝f（A1）－（y）F（A2）＝f（A2）＋f（y）F（A3）＝f（A3）－（y）F（A4）＝f（A4）＋f（y）F（B1）＝f（B1）－（x）F（B3）＝f（B3）＋f（x）F（B2）＝f（B2）－（x）F（B4）＝f（B4）＋f（x）对工件实际误差曲线进行回归分析，按最小二乘法求出回归直线方程，以此直线作为评定基准来评定工件的直线度误差。回归直线方程式：Zi＝b1＋B2xi回归系数b1，b2用最小二乘法求出b1＝1/(n)∑Zi－b21/(n)∑Xib2=ΣXiZi-1n(ΣXi)(ΣZi)ΣX2i-1n(ΣXi)2]]>其中：Xi——横向座标，采样点至原点的距离Zi——误差值n——采样点数作回归直线，取被测实际曲线上对其回归直线的最大正误差和最大负误差的绝对值之和作为被测实际直线的直线度误差。经精度分析，该方案的总误差为±1.55微米，满足了D、E、F级精度的测量要求。-->第二测量方案为满足直线度偏差的高精确度测量（C级精度），就必须进一步提高基准尺的精确度，这是很不经济的，在工艺上也是很困难的，为此又拟定了第二测量方案。将基准尺（见图1）放在底座上（见图5所示），用底座B、C面定位，两电感测头B1与B3对基面B等高，两测头连线垂直于基准尺，（在底座上放置园柱角尺，电感测头B1，B3分别对园柱角尺找转折点，以实现该要求。基准尺左端中心孔放一个钢球，使电感测头与钢球接触并调整零位（见图7），作纵向定位。工作台带动工件移动1000毫米，电感测头B1记录A面形状误差信号曲线为Fa（X）（见图5所示）Fa（X）＝fa（X）＋V（X）－（1）fa（X）——基准直尺A面中心处的形状误差曲线V（X）——仪器工作台在水平面内运动轨迹的误差曲线将基准尺翻转180°（见图6所示），由电感测头B3记录A面形状误差信号曲线为Fb（X）Fb（X）＝fa（X）－V（X）－（2）通过数学处理：fa（X）＝1/2〔Fa（X）＋Fb（X）〕-->V（X）即为工作台水平方向运动轨迹曲线，将其存入计算机。由计算机对被测工件在水平方向进行软件补偿。将基准尺如（图8）安装，记录误差信号曲线记为Fc（X）Fc（X）＝fa（X）＋H（X）H（X）＝Fc（X）－fa（X）H（X）即为工作台在垂直方向的运动轨迹曲线，将其存入计算机内，由计算机对被测工件在垂直方向进行软件补偿。所测工件的八条误差信号曲线（见图3所示）按下式进行补偿。通过误差补偿，得到工件的真实形状误差曲线。F（A1）＝f（A1）－H（X）F（A2）＝f（A2）＋H（X）F（A3）＝f（A3）－H（X）F（A4）＝f（A4）＋H（X）F（B1）＝f（B1）－V（X）F（B3）＝f（B3）＋V（X）F（B2）＝f（B2）－V（X）F（B4）＝f（B4）＋V（X）该方法对基准尺翻身精度要求高，可用四方铁，电感测头和电感测微仪进行控制，以保证翻身后fa（X）的重合性。见图9（即图6所示的M向视图）将L＝55毫米的四方铁放在底座上（基准直尺宽55毫米），用底座的C、B面定位。调整电感测头与四方铁接触，使电感测头B5、B6、B1、B3的读数为零。取去四方铁，将基准尺放在底座上，用底-->座的C、B面定位。设电感测头B6读数为a2，电感测头B3读数为a4，二读数差为△1＝a2－a4。当基准尺绕纵向翻转180°后，调整基准直尺位置，使电感测头B5读数为a1，电感测头B1读数为a3，使a1－a3＝△2，使△1＝△2，基准直尺纵向定位见图7所示。电感测头B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由传动系统、微机控制系统和机体组成的直线导轨动态测量仪，其特征是采用了由电感测头、钢球及限位爪所组成的信号感受结构和一米基准直尺。

【技术特征摘要】
1、一种由传动系统、微机控制系统和机体组成的直线导轨动态测量仪，其特征是采用了由电感测头、钢球及限位爪所组成的信号感受结构和一米基准直尺。2、如权利要求1所述的直线导轨动态测量仪，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹录民，陈汉忠，辛军良，李素嫒，韩盈国，
申请(专利权)人：汉江机床厂，
类型：实用新型
国别省市：61[中国|陕西]