一種測量滾動導軌系統導向面誤差及平行度的方法與流程

2023-05-22 06:31:46 1

本發明涉及滾動導軌系統測量領域，更具體的說，是涉及一種測量滾動導軌系統導向面誤差及平行度的方法。
背景技術：
：：世界範圍內裝備製造業的競爭，使得工具機向高精度和大型化方向發展(kimgh,hanja,leesk.motionerrorestimationofslidetableontheconsiderationofguideparallelismandpaddeflection[j].internationaljournalofprecisionengineeringandmanufacturing,2014,15(9):1935-1946.)導軌是工具機的重要部件，工作檯的滑塊的運動以導軌為基準，所以，導軌導向面誤差直接影響其支撐部件的運動精度，進而影響到工具機的性能和被加工工件的加工精度。因此，準確獲得導軌幾何誤差及其平行度誤差是提高工件加工精度的重要前提，具有重要的現實意義。技術實現要素：本發明提供了一種檢測雙導軌導向面輪廓誤差的方法，並提出了兩條導軌平行度的評定方法，本發明通過合理布置位移傳感器，結合雷射幹涉儀、電子水平儀等儀器測量導軌導向面誤差，然後根據測量結果計算出兩條導軌上被支撐滑塊的直線度誤差，最後通過平行度評價方法計算導軌的在水平和垂直方向的平行度。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種測量滾動導軌系統導向面誤差及平行度的方法，滾動導軌系統由床身、工作檯、導軌、滑塊、絲槓和電機組成，包括以下步驟：(1)布置由位移傳感器、雷射幹涉儀和電子水平儀組成的滾動導軌測試系統；(2)結合位移傳感器、雷射幹涉儀和電子水平儀測量導軌導向面誤差；(3)根據測量結果計算出導軌上被支撐滑塊的直線度誤差；(4)通過平行度評價方法計算導軌在水平和垂直方向的平行度。步驟(2)中雷射幹涉儀測量滾動導軌系統的偏擺角誤差θz(x)，電子水平儀測量滾動導軌系統的俯仰角θy(x)，位移傳感器測量以工作檯為基準的滾動導軌導向面的位移變化量。所述滾動導軌系統包括兩條導軌。在導軌每個導向面上一前一後分別安裝有一個位移傳感器。所述雷射幹涉儀和電子水平儀均安裝在工作檯的上表面。與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：工具機導軌幾何誤差的測量有重大的現實意義，現有的導軌幾何誤差測試方法是針對某一種導軌類型需要設計和製造專用的工裝才能完成誤差測試，本發明通過雷射幹涉儀、電子水平儀和位移傳感器相互配合，不需要設計和製造專用的工裝即可完成誤差測試，具有較強的通用性；且本發明方法可以節省大量成本和時間。附圖說明圖1被測滾動導軌系統三維結構示意圖。圖2a導軌導向面輪廓誤差主視方向測試原理圖。圖2b導軌導向面輪廓誤差側視方向測試原理圖。圖3是滑塊的受力平衡示意圖。圖4是滑塊受導軌導向面影響姿態變化圖。圖5是兩導軌z向平行度評定示意圖。附圖標記：1-床身，2-工作檯，3-導軌，4-滑塊，5-絲槓，6-電機，7-位移傳感器，8-雷射幹涉儀，9-電子水平儀具體實施方式下面結合附圖對本發明作進一步的描述：1.導軌導向面誤差測量：被測滾動導軌系統三維示意圖如圖1所示，由床身1、工作檯2、導軌3、滑塊4、絲槓5和電機6組成，導軌導向面輪廓誤差測試原理如圖2a和圖2b所示。工具機滾動導軌測試系統由位移傳感器7、雷射幹涉儀8和電子水平儀9組成。雷射幹涉儀8和電子水平儀9均安裝在工作檯2的上表面；雷射幹涉儀8用來測量滾動導軌系統的偏擺角誤差θz(x)，電子水平儀9測量滾動導軌系統的俯仰角θy(x)，位移傳感器7用來測量以工作檯為基準的滾動導軌型面位移變化量。然後，通過數據分析與處理可得出導軌的幾何誤差。在導軌3的每個導向面上一前一後安裝兩個位移傳感器7，位移傳感器7與導向面法向垂直，兩位移傳感器7測量點位置的距離和工作檯2運動的步長相同，兩個位移傳感器7的輸出信號用sl,jka(x)、sl,jkb(x)、sr,jka(x)、sr,jkb(x)表示，其中l代表左導軌，r代表右導軌，j與圖2a中的標記相同，為導向面的編號，兩條導軌3一共八個導向面，總共用16個位移傳感器7。在安裝好位移傳感器7、雷射幹涉儀8和電子水平儀9以後，根據遞推測試每步的步長將滾動導軌被測量的部分均分並做好標記，兩個位移傳感器7測頭在滾動導軌滑塊接合面上測點的距離為測試時的步長。測量時由零點位置開始，一次走一個步長，首尾相接並記錄數據，即位移傳感器7、雷射幹涉儀8和電子水平儀9的讀數。其中導軌導向面的誤差按如下公式進行遞推：導軌導向面誤差e(x)可以通過求解方程組(1)獲得，為.er,jk(xi+2)＝er,jk(xi+1)+sr,jkb(xi)-sr,jka(xi)+(-1)jlabθy(xi)/sinα+(-1)jlabθz(xi)/cosαel,jk(xi+2)＝el,jk(xi+1)+sl,jkb(xi)-sl,jka(xi)+(-1)jlabθy(xi)/sinα+(-1)jlabθz(xi)/cosα其中θy(x0)＝0,θz(x0)＝0sr,jka(x0)＝0,sr,jkb(x0)＝0,er,jk(x1)＝0,sl,jka(x0)＝0,sl,jkb(x0)＝0,el,jk(x1)＝0式中，lab——兩傳感器之間的距離(步長)2.導軌平行度評定步驟：理想狀態下，滑塊受力如圖3所示，受載荷p的影響，滑塊的初始變形其中，式中：p為滑塊受到的載荷，p為滑塊與導軌接觸的滾動體個數，le為滾動體長度，δijk為第j行、第k列中第i個滾動體的變形量，q為在彈性變形為δijk時赫茲接觸力，α為滾動體與滾道的接觸角。受到導軌誤差的影響，滑塊的運動姿態會發生變化，對測出的導軌誤差e(x)進行擬合，並按照傅立葉級數展開：式中，l為導軌長度，au、bu為傅立葉係數；滑塊在z方向的受力狀態如圖4所示，將滾動體分為m組，每組滾動體個數為p/m，根據力和力矩平衡方程，可以求取滑塊在z方向的直線度z(x)式中一組滾動體在z方向的合力傳遞函數其中ω＝2π/λ，z方向的誤差分量ez(ω)＝e(ω)sinα，一個滑塊中滾動體在z方向的合力赫茲接觸力受幾何誤差影響的滾動體變形ξijk(x)＝δijk-(-1)jejk(xi)；根據以上方程和方程組，求出兩條導軌上滑塊在z方向上直線度誤差：假設求出的兩條導軌上滑塊在z方向上直線度誤差如圖5所示，以左側導軌位基準，將zl(x)按照最小二乘法擬合為一條直線lzl(x)，然後計算右導軌zr(x)上所有點到lzl(x)的距離，求出最大距離dzmax和最小距離dzmin，則導軌在z方向的平行度誤差為：f平行z＝dzmax-dzmin同理，可以求出兩條導軌上滑塊在y方向上直線度誤差：以左側導軌位基準，將yl(x)按照最小二乘法擬合為一條直線lyl(x)，然後計算右導軌yr(x)上所有點到lyl(x)的距離，求出最大距離dymax和最小距離dymin，則導軌在y方向的平行度誤差為f平行y＝dymax-dymin本發明並不限於上文描述的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在描述和說明本發明的技術方案，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，並不是限制性的。在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬於本發明的保護範圍之內。當前第1頁12當前第1頁12