近年來(lái)，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，滾珠直線導(dǎo)軌（以下簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌）以其精度高、剛度高、摩擦因素小、運(yùn)動(dòng)靈活、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測(cè)量?jī)x器中。本文將以導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度試驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合色差儀的誤差原理，進(jìn)行理論分析，論述了在色差儀中應(yīng)用導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。
1·與導(dǎo)軌有關(guān)的幾何誤差色差儀共有21項(xiàng)幾何誤差，其中與導(dǎo)軌有關(guān)的有15項(xiàng)，即每個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的導(dǎo)軌各產(chǎn)生5項(xiàng)誤差，它們是2項(xiàng)運(yùn)動(dòng)直線度誤差和3項(xiàng)運(yùn)動(dòng)角誤差。如滑板沿x軸運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)直線度誤差包括在y軸的運(yùn)動(dòng)直線度誤差δy，（x）和在z軸的運(yùn)動(dòng)直線度誤差δz，（x），其中x表示滑板在x軸的位移量，下標(biāo)y、z表示誤差變動(dòng)的方向，它們都是位移量x的函數(shù)；它的運(yùn)動(dòng)角誤差包括繞y軸回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)角誤差εy，（x）、繞軸回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)角誤差εz（x）以及繞x軸回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)角誤差εx（x），其中括號(hào)內(nèi)x表示滑板在x軸的位移量，下標(biāo)x.y.z表示轉(zhuǎn)軸的方向。
2.試驗(yàn)原理
當(dāng)滑板沿x軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，每隔一定距離，電感測(cè)微儀能夠準(zhǔn)確地顯示出該位移時(shí)滑板沿y軸或z軸的變動(dòng)量或電子水平儀能夠準(zhǔn)確地顯示出該位移時(shí)滑板繞x、y或z軸的運(yùn)動(dòng)角誤差，將測(cè)量結(jié)果存人計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，在其他因素都不變的情況下，改變單一因素，分析導(dǎo)軌5項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差的測(cè)量結(jié)果。
3.試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論3.1 滑板剛度
試驗(yàn)采用厚度分別為20mm和40mm的滑板進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比測(cè)量結(jié)果，當(dāng)其他因素不變時(shí)，滑板剛度增大，運(yùn)動(dòng)角誤差εy（x）減小。
3.2 導(dǎo)軌跨距c
試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量導(dǎo)軌跨距為50，100和150mm時(shí)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差，對(duì)比測(cè)量結(jié)果，當(dāng)其他因素不變，導(dǎo)軌跨距c增大，運(yùn)動(dòng)角誤差εx（x）減小。
3.3滑塊跨距d與導(dǎo)軌安裝孔距λ
從測(cè)量結(jié)果中我們發(fā)現(xiàn)，滑塊跨距d導(dǎo)軌安裝孔距λ存在以下關(guān)系：當(dāng)滑塊跨距d為導(dǎo)軌安裝孔距λ的半數(shù)倍時(shí)，運(yùn)動(dòng)直線度誤差δz（x）和運(yùn)動(dòng)角誤差εx（x）會(huì)隨著位移進(jìn)行周期性的波動(dòng)，在色差儀的設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)這種周期性的波動(dòng)是不允許的；當(dāng)滑塊跨距d為導(dǎo)軌安裝孔距λ的整數(shù)倍時(shí)，運(yùn)動(dòng)直線度誤差δz（x）和運(yùn)動(dòng)角誤差則不會(huì)隨著位移進(jìn)行周期性的變動(dòng)。
導(dǎo)軌是用鎖緊螺釘固定在機(jī)臺(tái)上的，導(dǎo)軌是一彈性體，鎖緊螺釘所產(chǎn)生的壓縮力會(huì)使其發(fā)生變形，這里采用NSKLH30導(dǎo)軌進(jìn)行分析，導(dǎo)軌的上下球溝道的兩個(gè)表面都經(jīng)過(guò)磨削，標(biāo)準(zhǔn)要求是導(dǎo)軌安裝孔座表面比下溝道的中心略低，用FEM（有限元）分析，如圖1所示，在低于導(dǎo)軌安裝孔座表面的地方存在很大的變形，的變形在接近下溝道處（③處）和接近導(dǎo)軌安裝孔座表面（②處），因此，由于螺釘鎖緊引起導(dǎo)軌變形，產(chǎn)生隨著導(dǎo)軌安裝孔距入進(jìn)行周期性的變化，從而反映到運(yùn)動(dòng)直線度誤差δz（x）和運(yùn)動(dòng)角誤差εz（x）中，所以在色差儀的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將滑塊跨距d設(shè)計(jì)為所選導(dǎo)軌安裝孔距λ的整數(shù)倍，防止運(yùn)動(dòng)直線度和運(yùn)動(dòng)角誤差出現(xiàn)周期性的波動(dòng)。
3.4導(dǎo)軌安裝孔距λ與深度h這里采用NSK LH30導(dǎo)軌進(jìn)行分析，導(dǎo)軌安裝孔的標(biāo)準(zhǔn)深度h為12mm，通過(guò)4.3的分析可知，加深導(dǎo)軌安裝孔的深度會(huì)減小下溝道處的變形，考慮到導(dǎo)軌的使用強(qiáng)度，加深后h為18mm，如圖2所示，在下溝道處具有不同導(dǎo)軌安裝孔距A及沉孔深度h時(shí)導(dǎo)軌的變形，圖3為圖2中不同導(dǎo)軌的變形量，增加導(dǎo)軌安裝孔的沉孔深度h，將在機(jī)臺(tái)上安裝時(shí)由鎖緊螺釘所產(chǎn)生的軌道變形減少至將近1/2，抑制了由于導(dǎo)軌安裝孔的間距入引起的軌道起伏；導(dǎo)軌安裝孔距入減少至一半，軌道變形量也有明顯的降低，提高了導(dǎo)軌安裝的直線度。3.5 加長(zhǎng)滑塊
由于直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)關(guān)系，來(lái)自球通過(guò)時(shí)的振動(dòng)是不可避免的，即使幾何形狀的產(chǎn)品也不例外，但是這種振動(dòng)可以通過(guò)有效的設(shè)計(jì)予以減少，與標(biāo)準(zhǔn)滑塊相比，采用加長(zhǎng)滑塊后鋼球通過(guò)時(shí)振動(dòng)減少至1/3，提高了工作臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)直線度。
會(huì)員1.png)