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導(dǎo)軌直線度誤差的測量

2018-08-14

王麗鳳　孔慶忠　田建成
（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)）

　　摘　要：導(dǎo)軌直線度誤差的大小直接影響到工件的加工精度，文章采用了簡單而容易操作的導(dǎo)軌直線度誤差測量方案。把激光傳感器安裝在測距裝置上，使之沿著工作臺移動，工作臺和被測導(dǎo)軌放在同一平板上，以保證有共同的測量基準(zhǔn)。將測得的數(shù)據(jù)用Z小包容區(qū)域法做出評定，同時用matlab對數(shù)據(jù)進行精確的處理，由此便實現(xiàn)了對導(dǎo)軌快速、精確的測量。

　　關(guān)鍵詞：導(dǎo)軌直線度；激光傳感器；Z小區(qū)域法
　　引言
　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，對各領(lǐng)域生產(chǎn)過程中的形位參數(shù)精度要求越來越嚴(yán)格了。導(dǎo)軌直線度作為形位誤差之一，直接影響到了生產(chǎn)零件的精度、性能、質(zhì)量及沿導(dǎo)軌運動的運動精度。

　　非接觸的測量技術(shù)避免了許多傳統(tǒng)接觸式測量的缺點，而且也擴大了測量的范圍。所以，對導(dǎo)軌直線度誤差的非接觸式測量的研究具有深遠(yuǎn)而重大的意義，提高導(dǎo)軌直線度的精確度能改善加工、運動以及測量的精確度。測量運動中導(dǎo)軌的直線度誤差技術(shù)的開發(fā)與不斷優(yōu)化將會給測量技術(shù)開辟更加光明的前進道路。

　　1　直線度誤差的概念及現(xiàn)狀
　　直線度誤差就是被測線相對于理想直線的變動量，就國內(nèi)外直線度測量現(xiàn)狀來看，精度低于0.5um/m的劃分為一般精度，高于0.5um/m劃分為高精度，高于0.1um/m就進入世界先進水平。
　　2　導(dǎo)軌直線度誤差的測量方法
　　按測量器具是否直接與被測導(dǎo)軌接觸分類，導(dǎo)軌直線度誤差的測量方法分為接觸式和非接觸式測量。接觸式測量主要有：跨步儀法、平尺法、千分表法、水平儀檢驗法、拉鋼絲法和測微儀法等。非接觸導(dǎo)軌直線度測量方法有：激光準(zhǔn)直儀法、雙頻激光準(zhǔn)直儀法、激光干涉法、基于偏振干涉原理的線偏振光橫向調(diào)制光束測量直線度、圖像法等。非接觸測量法的前兩種方法在測量過程中的操作量是很大的，而且技術(shù)要求也比較高，在一般的實驗室里是不可能實現(xiàn)的。另外，以上兩種測量方法在經(jīng)濟要求上也比較高?；谝陨显?，文章提出了一種易于在一般實驗室里實現(xiàn)的導(dǎo)軌直線度誤差的非接觸測量方法。

　　3　直線度誤差的評定
　　常用的直線度誤差評定方法有如下三種：兩端點連線法、Z小二乘法、Z小包容區(qū)域法?；趯θN評定方法的認(rèn)知，可以總結(jié)出以下結(jié)論：由上述內(nèi)容可以總結(jié)出三種評定直線度誤差方法的特點。兩端點連線法獲得的理想直線不能滿足Z小條件，導(dǎo)致評定結(jié)果精確度不高。
　　Z小二乘法本身存在較大的運算量，自然會存在計算誤差，這直接影響到了直線度誤差評定的準(zhǔn)確性。Z小區(qū)域法是國標(biāo)評定直線度的評定方法，與以上兩種評定法相比，Z小區(qū)域法的評定結(jié)果更精確，更接近于被測線的實際直線度誤差?；诖?，文章就運用了Z小區(qū)域法來評定導(dǎo)軌的直線度誤差。

　　4　導(dǎo)軌直線度誤差的測量方案
　　基于對傳統(tǒng)導(dǎo)軌直線度誤差的認(rèn)知和分析，發(fā)現(xiàn)有許多操作上和測量精度上的不足，因此文章提出了一種易于在一般實驗室里實現(xiàn)的、精度相比之下較理想的導(dǎo)軌直線度誤差的非接觸測量方法，該法直接應(yīng)用了現(xiàn)代科技的優(yōu)秀成果，即用帶數(shù)顯設(shè)備的激光傳感器測量導(dǎo)軌直線度誤差的原始數(shù)據(jù)，因此重點在于測量裝置的設(shè)計和導(dǎo)軌直線度的評定。本測量方案用的測量儀是激光傳感器，它是一種結(jié)合激光和傳感器的優(yōu)質(zhì)性能而制造的高精度測量儀，比一般測距儀量程大、速度快、精度高，因此在測量領(lǐng)域中廣受歡迎。

　　4.1測量裝置及測量方法
　　激光傳感器測量導(dǎo)軌直線度誤差的主要零件有：標(biāo)準(zhǔn)平板，其作用是保證工作臺和被測導(dǎo)軌在同一基準(zhǔn)面上；工作臺，在測量過程中支撐測量裝置；螺栓和螺母起傳動和固定作用；滑塊上開有配合帶有螺桿的滑塊的槽，使得其他結(jié)構(gòu)在其上面滑動；墊片和螺母一起將其他零件固定在某一位置上；裝激光傳感器的結(jié)構(gòu)；被測導(dǎo)軌。

　　測量時，先將被測導(dǎo)軌放在平板上一合適位置，然后根據(jù)導(dǎo)軌的位置移動滑塊和測量儀，使得導(dǎo)軌寬度在傳感器的測量范圍內(nèi)，移動到合適位置后用墊片和螺母一起將滑塊固定。然后將裝有測量儀的結(jié)構(gòu)調(diào)整在符合測量儀范圍內(nèi)的一個合適的垂直位置上，用螺母將其固定。之后調(diào)整裝測量儀盒的結(jié)構(gòu)在水平面內(nèi)的位置，使其與被測導(dǎo)軌在空間內(nèi)相互垂直。調(diào)好后用螺釘固定。Z后確定激光傳感器一個位置，使滑塊沿著工作臺移動，移動時，每隔一定的距離記錄一次測量導(dǎo)軌的數(shù)據(jù)，這樣就實現(xiàn)了對導(dǎo)軌直線度原始數(shù)據(jù)的采集。

　　4.2評定方案
　　通過比較，用Z小區(qū)域法評定直線度誤差的優(yōu)越性更強，所以以下將用該法來評定導(dǎo)軌的直線度誤差。文章給出一種用matlab實現(xiàn)Z小區(qū)域法評定導(dǎo)軌直線度誤差的方法。用Z小區(qū)域法評定直線度誤差就是包容找被測線的Z短距離的兩條平行線，因此直線度誤差的獲得可以轉(zhuǎn)化成求Z小值的問題。直線在平面中的直線方程可寫成：

　　參考文獻
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來源：《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》2016 (19)