機床導軌直線度動態連續測量的新方法

文/曹誠

1 測量機床導軌直線度的原理與測量工裝

如圖1所示。

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

床身結構由V1-平1導軌及平2-V2導軌組成。V型滑座（長60mm）在V1導軌上移動。滑架2（長60mm）在平1導軌上移動。

測量夾具與平2-V2導軌配合，夾具可在平2-V2導軌上移動，夾具長度1m，夾具上面裝有基準尺1及基準尺2（長度1m），調基準尺2及基準尺1側面（測頭(b)測量面與V1導軌平行），用光學水平儀調整基準尺1基準尺2的水平（沿基準尺長度方向）。基準尺2的一端有垂直方向的調整結構，基準尺1的一端有水平垂直兩個方向的調整結構。基準尺1的端部裝有光學平直儀的反射鏡，平直儀的機體與基準尺1同向，目鏡轉90o，微調反射鏡或平直儀的機體，使目鏡調整零位（夾具在第一個位置，不準調基準尺1?的水平方向）。基準尺固定在夾具上，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A/D轉換成數字信號，由無線電傳遞模塊發射出去，由計算機前的無線電接收模塊接收信號，接收無線電模塊接計算機。

滑架2靠在圓柱體，在平1導軌上移動，電感測頭c進行測量。

調整基準尺將電感測頭a、b、c調好零，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，重新用光學水平儀調整基準尺1及基準尺2的水平，通過基準尺1的水平方向調整，使光學平直儀的目鏡調為零位。電感測頭a、b、c也再移1m，即完成了2m的測量，重復以上程序，直至完成導軌全長的測量，由計算機計算繪圖。

圖1

測量垂直方向直線度的基準——是由數個基準尺（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——是以光學平直儀控制的數個基準尺的側面（測頭b的測量面連成的一條直線）

基準尺1及基準尺2是測量直線度的基準，選基準尺直線度為1.5μm/M，基準尺選用性能穩定的鋼材，經熱處理，精密研磨，用光學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。

基準尺直線度1.5μm/M是可以實現的。

有的機床直線度要求0.02mm，這時基準尺直線度可為6μm/M就可滿足測量要求。根據機床導軌的精度選擇基準尺的精度。

如果工件不直度要求5μm，基準尺精度就要1.5μm/M，這樣批量生產基準尺就有困難，為解決生產問題，可采用誤差補償的方法。，通過誤差補償來提高測量的準確度。

如測平2-V2導軌導軌的不直度，采用以上所述方法，但要重新設計夾具。

V型滑塊及滑架2根據導軌的長度，決定移動次數（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，可由計算機最后處理，計算，繪圖。

2 計算機控制系統

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。

圖2

3 精度分析

（1）基準尺誤差：=1.5μm/M

（2）電感測頭的測量誤差：≤0.03μm/M

（3）A/D轉換誤差：≤ 0.12μm/M

測量的極限誤差：Δ= ± = = ±1.5051μm

4 結束語

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

采用微機系統，使測量與評定過程實現了自動化。

本方案具有新穎性，實用性，先進性，使用范圍廣泛，具有明顯的經濟效益，具有推廣價值。