機(jī)床導(dǎo)軌直線度動態(tài)連續(xù)測量的新方法

文/曹誠

1 測量機(jī)床導(dǎo)軌直線度的原理與測量工裝

如圖1所示。

以下以測V1導(dǎo)軌水平方向(X)與垂直方向(Y)直線度及測平1導(dǎo)軌垂直方向(Y)的直線度進(jìn)行介紹：

床身結(jié)構(gòu)由V1-平1導(dǎo)軌及平2-V2導(dǎo)軌組成。V型滑座（長60mm）在V1導(dǎo)軌上移動。滑架2（長60mm）在平1導(dǎo)軌上移動。

測量夾具與平2-V2導(dǎo)軌配合，夾具可在平2-V2導(dǎo)軌上移動，夾具長度1m，夾具上面裝有基準(zhǔn)尺1及基準(zhǔn)尺2（長度1m），調(diào)基準(zhǔn)尺2及基準(zhǔn)尺1側(cè)面（測頭(b)測量面與V1導(dǎo)軌平行），用光學(xué)水平儀調(diào)整基準(zhǔn)尺1基準(zhǔn)尺2的水平（沿基準(zhǔn)尺長度方向）。基準(zhǔn)尺2的一端有垂直方向的調(diào)整結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)尺1的一端有水平垂直兩個方向的調(diào)整結(jié)構(gòu)?；鶞?zhǔn)尺1的端部裝有光學(xué)平直儀的反射鏡，平直儀的機(jī)體與基準(zhǔn)尺1同向，目鏡轉(zhuǎn)90o，微調(diào)反射鏡或平直儀的機(jī)體，使目鏡調(diào)整零位（夾具在第一個位置，不準(zhǔn)調(diào)基準(zhǔn)尺1?的水平方向）?；鶞?zhǔn)尺固定在夾具上，夾具與床身不固定。

V型滑座上裝有支架1、電氣部件Q、電感測頭。測頭a測Y方向，測頭b測X方向，測頭c測Y方向。a、b電感線接Q1，測頭c電感線接Q2。Q1，Q2（由無線電傳遞模塊、采樣板A/D、電源組成）將電感測頭模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由無線電傳遞模塊發(fā)射出去，由計算機(jī)前的無線電接收模塊接收信號，接收無線電模塊接計算機(jī)。

滑架2靠在圓柱體，在平1導(dǎo)軌上移動，電感測頭c進(jìn)行測量。

調(diào)整基準(zhǔn)尺將電感測頭a、b、c調(diào)好零，移動V型滑座1m，移動滑架2 1m，則a、b、c各完成了1m的測量。再移動夾具1m，重新用光學(xué)水平儀調(diào)整基準(zhǔn)尺1及基準(zhǔn)尺2的水平，通過基準(zhǔn)尺1的水平方向調(diào)整，使光學(xué)平直儀的目鏡調(diào)為零位。電感測頭a、b、c也再移1m，即完成了2m的測量，重復(fù)以上程序，直至完成導(dǎo)軌全長的測量，由計算機(jī)計算繪圖。

圖1

測量垂直方向直線度的基準(zhǔn)——是由數(shù)個基準(zhǔn)尺（移動組成的同一個水平的平面）

測量水平方向直線度的基準(zhǔn)——是以光學(xué)平直儀控制的數(shù)個基準(zhǔn)尺的側(cè)面（測頭b的測量面連成的一條直線）

基準(zhǔn)尺1及基準(zhǔn)尺2是測量直線度的基準(zhǔn)，選基準(zhǔn)尺直線度為1.5μm/M，基準(zhǔn)尺選用性能穩(wěn)定的鋼材，經(jīng)熱處理，精密研磨，用光學(xué)平直儀測量其的不直度。

V型滑座及滑架2用鑄件，精密刮削與床身V1-平1配對。

基準(zhǔn)尺直線度1.5μm/M是可以實現(xiàn)的。

有的機(jī)床直線度要求0.02mm，這時基準(zhǔn)尺直線度可為6μm/M就可滿足測量要求。根據(jù)機(jī)床導(dǎo)軌的精度選擇基準(zhǔn)尺的精度。

如果工件不直度要求5μm，基準(zhǔn)尺精度就要1.5μm/M，這樣批量生產(chǎn)基準(zhǔn)尺就有困難，為解決生產(chǎn)問題，可采用誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ā?，通過誤差補(bǔ)償來提高測量的準(zhǔn)確度。

如測平2-V2導(dǎo)軌導(dǎo)軌的不直度，采用以上所述方法，但要重新設(shè)計夾具。

V型滑塊及滑架2根據(jù)導(dǎo)軌的長度，決定移動次數(shù)（每次移動1M）幾次移動的速度不同，一次移動的速度也不均勻，但這不影響測量精度，可由計算機(jī)最后處理，計算，繪圖。

2 計算機(jī)控制系統(tǒng)

如圖2所示。

裝有無線電傳遞模塊，采樣板A/D，電源。電感測頭a,b線接Q1，電感測頭c接Q2。Q3：裝有電源，無線電接收模塊，接計算機(jī)。

圖2

3 精度分析

（1）基準(zhǔn)尺誤差：=1.5μm/M

（2）電感測頭的測量誤差：≤0.03μm/M

（3）A/D轉(zhuǎn)換誤差：≤ 0.12μm/M

測量的極限誤差：Δ= ± = = ±1.5051μm

4 結(jié)束語

測直線度傳統(tǒng)方法是跨點測量，一米取14個測量點。本方案采用的是連續(xù)測量，更能真實的反映直線度誤差分布情況。

采用微機(jī)系統(tǒng)，使測量與評定過程實現(xiàn)了自動化。

本方案具有新穎性，實用性，先進(jìn)性，使用范圍廣泛，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，具有推廣價值。