本發(fā)明涉及滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)測量領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種測量滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)導(dǎo)向面誤差及平行度的方法。
背景技術(shù)：
：：世界范圍內(nèi)裝備制造業(yè)的競爭，使得機(jī)床向高精度和大型化方向發(fā)展(kimgh,hanja,leesk.motionerrorestimationofslidetableontheconsiderationofguideparallelismandpaddeflection[j].internationaljournalofprecisionengineeringandmanufacturing,2014,15(9):1935-1946.)導(dǎo)軌是機(jī)床的重要部件，工作臺(tái)的滑塊的運(yùn)動(dòng)以導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，所以，導(dǎo)軌導(dǎo)向面誤差直接影響其支撐部件的運(yùn)動(dòng)精度，進(jìn)而影響到機(jī)床的性能和被加工工件的加工精度。因此，準(zhǔn)確獲得導(dǎo)軌幾何誤差及其平行度誤差是提高工件加工精度的重要前提，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種檢測雙導(dǎo)軌導(dǎo)向面輪廓誤差的方法，并提出了兩條導(dǎo)軌平行度的評(píng)定方法，本發(fā)明通過合理布置位移傳感器，結(jié)合激光干涉儀、電子水平儀等儀器測量導(dǎo)軌導(dǎo)向面誤差，然后根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算出兩條導(dǎo)軌上被支撐滑塊的直線度誤差，最后通過平行度評(píng)價(jià)方法計(jì)算導(dǎo)軌的在水平和垂直方向的平行度。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種測量滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)導(dǎo)向面誤差及平行度的方法，滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)由床身、工作臺(tái)、導(dǎo)軌、滑塊、絲杠和電機(jī)組成，包括以下步驟：(1)布置由位移傳感器、激光干涉儀和電子水平儀組成的滾動(dòng)導(dǎo)軌測試系統(tǒng)；(2)結(jié)合位移傳感器、激光干涉儀和電子水平儀測量導(dǎo)軌導(dǎo)向面誤差；(3)根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算出導(dǎo)軌上被支撐滑塊的直線度誤差；(4)通過平行度評(píng)價(jià)方法計(jì)算導(dǎo)軌在水平和垂直方向的平行度。步驟(2)中激光干涉儀測量滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)的偏擺角誤差θz(x)，電子水平儀測量滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)的俯仰角θy(x)，位移傳感器測量以工作臺(tái)為基準(zhǔn)的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向面的位移變化量。所述滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)包括兩條導(dǎo)軌。在導(dǎo)軌每個(gè)導(dǎo)向面上一前一后分別安裝有一個(gè)位移傳感器。所述激光干涉儀和電子水平儀均安裝在工作臺(tái)的上表面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是：機(jī)床導(dǎo)軌幾何誤差的測量有重大的現(xiàn)實(shí)意義，現(xiàn)有的導(dǎo)軌幾何誤差測試方法是針對(duì)某一種導(dǎo)軌類型需要設(shè)計(jì)和制造專用的工裝才能完成誤差測試，本發(fā)明通過激光干涉儀、電子水平儀和位移傳感器相互配合，不需要設(shè)計(jì)和制造專用的工裝即可完成誤差測試，具有較強(qiáng)的通用性；且本發(fā)明方法可以節(jié)省大量成本和時(shí)間。附圖說明圖1被測滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a導(dǎo)軌導(dǎo)向面輪廓誤差主視方向測試原理圖。圖2b導(dǎo)軌導(dǎo)向面輪廓誤差側(cè)視方向測試原理圖。圖3是滑塊的受力平衡示意圖。圖4是滑塊受導(dǎo)軌導(dǎo)向面影響姿態(tài)變化圖。圖5是兩導(dǎo)軌z向平行度評(píng)定示意圖。附圖標(biāo)記：1-床身，2-工作臺(tái)，3-導(dǎo)軌，4-滑塊，5-絲杠，6-電機(jī)，7-位移傳感器，8-激光干涉儀，9-電子水平儀具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：1.導(dǎo)軌導(dǎo)向面誤差測量：被測滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)三維示意圖如圖1所示，由床身1、工作臺(tái)2、導(dǎo)軌3、滑塊4、絲杠5和電機(jī)6組成，導(dǎo)軌導(dǎo)向面輪廓誤差測試原理如圖2a和圖2b所示。機(jī)床滾動(dòng)導(dǎo)軌測試系統(tǒng)由位移傳感器7、激光干涉儀8和電子水平儀9組成。激光干涉儀8和電子水平儀9均安裝在工作臺(tái)2的上表面；激光干涉儀8用來測量滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)的偏擺角誤差θz(x)，電子水平儀9測量滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)的俯仰角θy(x)，位移傳感器7用來測量以工作臺(tái)為基準(zhǔn)的滾動(dòng)導(dǎo)軌型面位移變化量。然后，通過數(shù)據(jù)分析與處理可得出導(dǎo)軌的幾何誤差。在導(dǎo)軌3的每個(gè)導(dǎo)向面上一前一后安裝兩個(gè)位移傳感器7，位移傳感器7與導(dǎo)向面法向垂直，兩位移傳感器7測量點(diǎn)位置的距離和工作臺(tái)2運(yùn)動(dòng)的步長相同，兩個(gè)位移傳感器7的輸出信號(hào)用sl,jka(x)、sl,jkb(x)、sr,jka(x)、sr,jkb(x)表示，其中l(wèi)代表左導(dǎo)軌，r代表右導(dǎo)軌，j與圖2a中的標(biāo)記相同，為導(dǎo)向面的編號(hào)，兩條導(dǎo)軌3一共八個(gè)導(dǎo)向面，總共用16個(gè)位移傳感器7。在安裝好位移傳感器7、激光干涉儀8和電子水平儀9以后，根據(jù)遞推測試每步的步長將滾動(dòng)導(dǎo)軌被測量的部分均分并做好標(biāo)記，兩個(gè)位移傳感器7測頭在滾動(dòng)導(dǎo)軌滑塊接合面上測點(diǎn)的距離為測試時(shí)的步長。測量時(shí)由零點(diǎn)位置開始，一次走一個(gè)步長，首尾相接并記錄數(shù)據(jù)，即位移傳感器7、激光干涉儀8和電子水平儀9的讀數(shù)。其中導(dǎo)軌導(dǎo)向面的誤差按如下公式進(jìn)行遞推：導(dǎo)軌導(dǎo)向面誤差e(x)可以通過求解方程組(1)獲得，為.er,jk(xi+2)＝er,jk(xi+1)+sr,jkb(xi)-sr,jka(xi)+(-1)jlabθy(xi)/sinα+(-1)jlabθz(xi)/cosαel,jk(xi+2)＝el,jk(xi+1)+sl,jkb(xi)-sl,jka(xi)+(-1)jlabθy(xi)/sinα+(-1)jlabθz(xi)/cosα其中θy(x0)＝0,θz(x0)＝0sr,jka(x0)＝0,sr,jkb(x0)＝0,er,jk(x1)＝0,sl,jka(x0)＝0,sl,jkb(x0)＝0,el,jk(x1)＝0式中，lab——兩傳感器之間的距離(步長)2.導(dǎo)軌平行度評(píng)定步驟：理想狀態(tài)下，滑塊受力如圖3所示，受載荷p的影響，滑塊的初始變形其中，式中：p為滑塊受到的載荷，p為滑塊與導(dǎo)軌接觸的滾動(dòng)體個(gè)數(shù)，le為滾動(dòng)體長度，δijk為第j行、第k列中第i個(gè)滾動(dòng)體的變形量，q為在彈性變形為δijk時(shí)赫茲接觸力，α為滾動(dòng)體與滾道的接觸角。受到導(dǎo)軌誤差的影響，滑塊的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)會(huì)發(fā)生變化，對(duì)測出的導(dǎo)軌誤差e(x)進(jìn)行擬合，并按照傅里葉級(jí)數(shù)展開：式中，l為導(dǎo)軌長度，au、bu為傅里葉系數(shù)；滑塊在z方向的受力狀態(tài)如圖4所示，將滾動(dòng)體分為m組，每組滾動(dòng)體個(gè)數(shù)為p/m，根據(jù)力和力矩平衡方程，可以求取滑塊在z方向的直線度z(x)式中一組滾動(dòng)體在z方向的合力傳遞函數(shù)其中ω＝2π/λ，z方向的誤差分量ez(ω)＝e(ω)sinα，一個(gè)滑塊中滾動(dòng)體在z方向的合力赫茲接觸力受幾何誤差影響的滾動(dòng)體變形ξijk(x)＝δijk-(-1)jejk(xi)；根據(jù)以上方程和方程組，求出兩條導(dǎo)軌上滑塊在z方向上直線度誤差：假設(shè)求出的兩條導(dǎo)軌上滑塊在z方向上直線度誤差如圖5所示，以左側(cè)導(dǎo)軌位基準(zhǔn)，將zl(x)按照最小二乘法擬合為一條直線lzl(x)，然后計(jì)算右導(dǎo)軌zr(x)上所有點(diǎn)到lzl(x)的距離，求出最大距離dzmax和最小距離dzmin，則導(dǎo)軌在z方向的平行度誤差為：f平行z＝dzmax-dzmin同理，可以求出兩條導(dǎo)軌上滑塊在y方向上直線度誤差：以左側(cè)導(dǎo)軌位基準(zhǔn)，將yl(x)按照最小二乘法擬合為一條直線lyl(x)，然后計(jì)算右導(dǎo)軌yr(x)上所有點(diǎn)到lyl(x)的距離，求出最大距離dymax和最小距離dymin，則導(dǎo)軌在y方向的平行度誤差為f平行y＝dymax-dymin本發(fā)明并不限于上文描述的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式的描述旨在描述和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12