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1、现代计量测试1996年第1期直线滚动导轨运动精度测量方法的探讨印向红张朝尧陶正苏张鄂(上海交通大学200030),:orMotonG6摘要本文探讨了直线滚动导轨(Lineiuide)运动精度的测量方法实测分析了其个自由度上的运动误差,从而为LM导轨产品的检验和工艺分析提供了有力手段。一LM导轨简介nrMotion)导轨是一种新型的机床导轨,直线滚动(Liea它利用滑块内滚珠的循环滚动。l,来实现导轨副的直线运动(如图所示)其结构特点在于它的滚珠运动槽为圆弧槽加预紧力后,,因,滚珠与槽壁呈面接触接触面上各点的旋转半
2、径相差很小此滑动比重小即在预紧情况下仍。LM导轨在精密加工中与滚动导轨相比,:¹保持滚动这种特殊结构使得有着明显的优越性(1),。4LM导轨可补偿安装面误差提高机床工作台直线运动精度因为行圆弧槽具有适当的接触角度,,,,。理想的配置滚珠具有弹性变形能力若安装面有偏差可在滚珠内部吸收。(2)LM导轨可明显改善数控机床中的失步问题图1LM导轨结构图图2LM导轨的运动精度,,(3)由于相对运动的零件中引入了滚动件使得摩擦阻力大大减少因而LM导轨的动作,,。灵敏使用寿命长消耗能量小、、,LM导轨克服了目前滚动导轨不能预紧
3、动静态刚度低承载能力低等缺点且各项性能指,,、、、标优于滑动导轨故一经日本THK公司推出后即在重型切削机床加工中心数控机床高、,,收精度电加工机床对耐久性有特殊要求的工业用机器人企业用一般机械的使用中到良好的。目前,,THK公司LM导轨的基础上,效果国内一些厂家已意识到LM导轨的广泛前景在设计制造了,,LM导,国产的LM导轨并达到批量生产的能力在为这些厂家研制轨副检测装置的同时。本文就其直线运动精度进行了一些研究和探讨一14一二、测量原理。LM导轨的直线运动精度可从6个自由度上进行评定(如图2所示)即位置误差△X
4、,水平,,x,,直线度误差△Y垂直直线度误差△Z以及滚摆角度误差a颠摆角度误差8和摇摆角度误差:。,,,0作为生产厂家由于对产品性能的要求各有侧重故在行业标准中只要求测量△Y和△Z即滑块上平面对导轨底面的占;运动平行度(相当于△Z)和滑块侧面对导轨同侧侧面的运动平占::À行度(相当于△Y)(如图3所示)其精度指标为自准直光管反光镜一产濡赣逊胃图3占:、6:图4运动平行度光电自准直仪系统导轨长度(mm)500100020003000占z占2(mm)46912,,即光学法和电感法。考虑以上情况可采用两类方案来进行测量
5、(1)光学法a.,,当滑块采用数字式光电自准直仪进行测量将反光镜置于导轨滑块上沿△X方向移动时,,Z(4。导轨误差导致反射镜角度变化反映了△如图所示).b,4,当滑块采用激光光纤准直系统作为基准的激光准直光束被滑块上的象限光电池接收,,即可测出△5。沿X方向移动时导轨误差导致光靶位置发生变化Y和△Z¹(如图所示)但是,上述方法只能测出1至2个自由度的误差,不能全面反映导轨的运动精度,故可考虑采用下述方法。(2)电感法,42、,采用电感测微仪系统即在滑块四周垂直放置个电感式位移传感器(如图图6所示),,:当滑块匀速
6、运动时△X以位移坐标形式出现则其余几个误差值分别为A+B+C+D‘、、夕少△Z吸尸了砚,盖Q自.4E+F△Y4=+2一(C+D)2(AB)、‘护.、夕//了.‘、Jqd夕dl,二(A+D)/2一(C+B)/2:lE一F(5)l:一飞5一,,E和F,若要考虑导轨本体的弯曲情况可在被测导轨边放置一基准导轨将传感器置于其上。,即可解决此问题LM导且测量头指向被测导轨可见电感测微仪系统能够全面反映轨直线运动。精度准直扩束系统光靶单模光纤导赫几激光管图5激光光纤准直系统图6电感测微仪系统三、实测分析,,在理论分析基础上实际
7、建立了一套完整的电感测微仪系统(传感器配置如图6)并以3500mmxsoommxsoomm的平面度误差簇4群m的花岗岩平台为基准,以日本THK公司lm长的25型,,LM导轨作为侧量导轨以PC机控制并进行数据采样及计算获得如下的实测曲线(见_图7、图8)。塑彩溅袱沙任二1000、里忙、.{《)(X)‘,t-一声州气户门】—一.1一1000习,~,一。「_()兀)()仁一~.,~,.em00()才十置犷cm)UUO4t)00一8000位置‘)4()008()()()口彩卑犯书断郊权鹭哗咨口u-一1〕10()()一0.
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