滚珠丝杠副激光动态测量系统设计.pdf

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1、测量l埘e∞■■■■■■●●●●■●■■■■■■■■■■■■_滚珠丝杠副激光动态测量系统设计南京理工大学(江苏210094)冯虎田汉江机床有限公司(陕西汉中723003)杨艳国王小牧1．丝杠测量国内外研究概况及发展趋势(3)雷尼绍激光测长系统英国雷尼绍公司的激丝杠检测是丝杠加工中的重要一环，它直接影响到光测长系统组成如下：HS10激光头，RCU10单轴补偿丝杠系列产品的精度和质量。国外许多制造滚珠丝杠的器，空气温度传感器，RCUCS安装软件，线性光学器公司，除了致力于改革加工工艺外，都把检测手段的更件。新换

2、代放在优先的地位。经过多年的开发和试验，已形基于HS10LMS5M滚珠丝杠(副)动态测量系统丝杠温度传感器成丁一套较为完整的检测体系，它们包括有：导程精度呵测量头()————激光头HS流伺服测量仪、触针式轮廓测量仪、动态预紧力矩仪、寿命试电机]压Iil参簇J竺垦习堕数交字信正号4V力传感验机和接触刚度测量机等。这些检测仪器都有几个值得注意的特点：采用微处理机或计算机，对检测数据自动lRCU10P单元／，笪里垦堕焦曼堑l(含压力传感器)；OJ,l和处理；测量仪器多功能化；测量方式向动态连续控制柜制扣J光栅TT

3、L信号自动化方向发展。l补偿后的正交输出—_一TTL信号当前国内外滚珠丝杠动态测量仪发展，主要有以下几个方面：多功能I／O卡PC232串口(1)仪器能适应最新的国家标准和ISO标准，为企方案布局图业技术改造提供依据，推动生产的进步，提高产品工艺图1系统布局针对本项目的实际情况与性能要求，激光系统安装水平和产品质量，为产品走向国际市场提供依据和保布局如图2所示。该激光系统的分辨率为0．1Ixm。证。(2)测量功能集成化。一台测量仪可测多种类型干涉仪V亟的丝杠，既可测滚珠丝杠，也可测梯形丝杠，既能测量I圆光栅综

4、合导程精度，又能测量动态预紧力矩，从而大大降低考标记开关参j记凸轮g~HSIO重堑了检测成本。来自HSIO的数字化方波(3)广泛采用计算机处理系统，用动态测量代替静后的方波输出态测量，测量的自动化程度不断提高，数据采集和汁算到计算机Ifl误差曲线到24v直流电’处理向高效率、智能化的方向发展。2．丝杠动态测量图2激光系统安装布局(1)丝杠的动态测量方法传统动态测量的方法从3．测量系统的主轴控制系统误差信号采集的角度可分为如下几种：与标准丝杠连续(1)对主轴控制系统的要求①主轴转速平稳：在比对测量；比相法；记

5、数法。丝杠误差采集过程中，是以一定采样周期采集位置和角(2)系统布局根据国内外滚珠丝杠动态测量系统度信息的，丝杠转速不稳定对丝杠副螺母转动会产生一及相关技术，制定系统布局如图1所示。定的影响，如温差变化大，测量数据不稳定，这就要求幽呈!笙兰!塑参磊工冷加工WWW．meta1working7950．com主轴转速必须平稳。②测量速度可调：为了适应不同丝值重复性，其示值变化应≤1．51xm／1O00mm，经测量，杠的测量要求，同时具备较高的测量效率，系统必须能其实测值为1．21．~m／1000ram。③多次安装

6、测量的示值重在不同的测量速度下测量，因此要求主轴的转动速度必复性须能够调节，并且在低速下速度稳定。③对系统出现的用标准试验丝杠(汉江T50X8X1000)在仪器上故障处理：在丝杠测量过程中出现的异常情况，要求系通过转位(0。、90。、180。、270。、360。)5次测量，再统能及时判断响应，并作相应处理。如系统发生机械故调头一次，共测得10条误差曲线。分别求得相应长度障，测量头到达限位位置时，系统必须能够及时控制电(2,rr、25mm、lOOmm、300ram、lOOOmm)全长的单次动机停止转动或反向转

7、动，并作相应处理。测量值，然后计算出单次测量精度如表2所示。(2)主轴伺服电动机控制系统设计根据滚珠丝杠表2单次测量精度(单位：“m)动态测量的要求，滚珠丝杠动态测量系统中主轴伺服电丝杠名称分段21r≤25mm≤Ioomm≤300mm≤lO00mm动机控制系统采用速度控制方式。允差1．01．O1．42．O3．OT形丝杠测量系统主轴伺服电动机控制系统采用上下位机的3or实测O．890．971．42．92．8控制方式。工业控制机作为上位控制级计算机，运动控(4)仪器总不确定度经测量，得测量数据见表3。制器作为下

8、位伺服控制级计算机，实现交流伺服电动机表3总不确定度测量值(单位：I．zm)的伺服控制。2竹25himlOOmm300mill10oOmm4．丝杠动态测量仪检定规程与测量数据给定值3．944．465．567．647．64(1)技术要求根据中华人民共和国原第一机械工实测值3．794．585．717．6l7．61业部部标准——机床梯形螺纹丝杠、螺母精度差值O．15O．120．15O．O3O．03(JB2886-198