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三坐标测量机直线导轨时应注意的问题

时间:2019-12-16 15:58:11 作者:admin 点击:

  近年来,随着制造技术的发展,滚珠直线导轨(以下简称导轨)以其精度高、刚度高、摩擦因素小、运动灵活、低速运动平稳等特点,被广泛应用于精密机床、数控机床和测量仪器中。下面我们就随着航飞计量的小编一起来了解一下吧!

  1·与导轨有关的几何误差

  三坐标测量机共有21项几何误差,其中与导轨有关的有15项,即每个运动方向的导轨各产生5项误差,它们是2项运动直线度误差和3项运动角误差。

  如滑板沿x轴运动,它的运动直线度误差包括在y轴的运动直线度误差δy,(x)和在z轴的运动直线度误差δz,(x),其中x表示滑板在x轴的位移量,下标y、z表示误差变动的方向,它们都是位移量x的函数;它的运动角误差包括绕y轴回转的运动角误差εy,(x)、绕轴回转的运动角误差εz(x)以及绕x轴回转的运动角误差εx(x),其中括号内x表示滑板在x轴的位移量,下标x.y.z表示转轴的方向。

  2.试验原理

  当滑板沿x轴运动时,每隔一定距离,电感测微仪能够准确地显示出该位移时滑板沿y轴或z轴的变动量或电子水平仪能够准确地显示出该位移时滑板绕x、y或z轴的运动角误差,将测量结果存人计算机,并进行数据处理和分析,在其他因素都不变的情况下,改变单一因素,分析导轨5项运动误差的测量结果。

  3.试验数据分析及结论

  1滑板刚度

  试验采用厚度分别为20mm和40mm的滑板进行测试,对比测量结果,当其他因素不变时,滑板刚度增大,运动角误差εy(x)减小。

  2导轨跨距c

  试验通过测量导轨跨距为50,100和150mm时的各项运动误差,对比测量结果,当其他因素不变,导轨跨距c增大,运动角误差εx(x)减小。

  3滑块跨距d与导轨安装孔距λ

  从测量结果中我们发现,滑块跨距d导轨安装孔距λ存在以下关系:当滑块跨距d为导轨安装孔距λ的半数倍时,运动直线度误差δz(x)和运动角误差εx(x)会随着位移进行周期性的波动,在三坐标测量机的设计中,出现这种周期性的波动是不允许的;当滑块跨距d为导轨安装孔距λ的整数倍时,运动直线度误差δz(x)和运动角误差则不会随着位移进行周期性的变动。

  导轨是用锁紧螺钉固定在机台上的,导轨是一弹性体,锁紧螺钉所产生的压缩力会使其发生变形,这里采用导轨进行分析,导轨的上下球沟道的两个表面都经过磨削,标准要求是导轨安装孔座表面比下沟道的中心略低,用FEM(有限元)分析,在低于导轨安装孔座表面的地方存在很大的变形,大的变形在接近下沟道处和接近导轨安装孔座表面。

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  因此,由于螺钉锁紧引起导轨变形,产生随着导轨安装孔距入进行周期性的变化,从而反映到运动直线度误差δz(x)和运动角误差εz(x)中,所以在三坐标测量机的设计时,应尽量将滑块跨距d设计为所选导轨安装孔距λ的整数倍,防止运动直线度和运动角误差出现周期性的波动。

  3.4导轨安装孔距λ与深度h

  这里采用导轨进行分析,导轨安装孔的标准深度h为12mm,通过4.3的分析可知,加深导轨安装孔的深度会减小下沟道处的变形,考虑到导轨的使用强度,加深后h为18mm,如图2所示,在下沟道处具有不同导轨安装孔距A及沉孔深度h时导轨的变形,不同导轨的大变形量,增加导轨安装孔的沉孔深度h,将在机台上安装时由锁紧螺钉所产生的轨道变形减少至将近1/2,抑制了由于导轨安装孔的间距入引起的轨道起伏;导轨安装孔距入减少至一半,轨道变形量也有明显的降低,提高了导轨安装的直线度。

  3.5加长滑块

  由于直线导轨的结构关系,来自球通过时的振动是不可避免的,即使几何形状完美的产品也不例外,但是这种振动可以通过有效的设计予以减少,与标准滑块相比,采用加长滑块后钢球通过时振动减少至1/3,提高了工作台面的运动直线度。

  以上从理论和试验两方面阐述了多方面因素对滚珠直线导轨运动精度的影响,而且各因素的作用效果不一样,因此,我们在设计三坐标测量机时,应综合考虑各个因素对滚珠直线导轨运动精度的影响,同时兼顾产品成本,设计出公司和客户都满意的三坐标测量机。