机床导轨直线度动态连续测量的新方法

文/曹诚

1 测量机床导轨直线度的原理与测量工装

如图1所示。

以下以测V1导轨水平方向(X)与垂直方向(Y)直线度及测平1导轨垂直方向(Y)的直线度进行介绍：

床身结构由V1-平1导轨及平2-V2导轨组成。V型滑座（长60mm）在V1导轨上移动。滑架2（长60mm）在平1导轨上移动。

测量夹具与平2-V2导轨配合，夹具可在平2-V2导轨上移动，夹具长度1m，夹具上面装有基准尺1及基准尺2（长度1m），调基准尺2及基准尺1侧面（测头(b)测量面与V1导轨平行），用光学水平仪调整基准尺1基准尺2的水平（沿基准尺长度方向）。基准尺2的一端有垂直方向的调整结构，基准尺1的一端有水平垂直两个方向的调整结构。基准尺1的端部装有光学平直仪的反射镜，平直仪的机体与基准尺1同向，目镜转90º，微调反射镜或平直仪的机体，使目镜调整零位（夹具在第一个位置，不准调基准尺1¬的水平方向）。基准尺固定在夹具上，夹具与床身不固定。

V型滑座上装有支架1、电气部件Q、电感测头。测头a测Y方向，测头b测X方向，测头c测Y方向。a、b电感线接Q1，测头c电感线接Q2。Q1，Q2（由无线电传递模块、采样板A/D、电源组成）将电感测头模拟信号经A/D转换成数字信号，由无线电传递模块发射出去，由计算机前的无线电接收模块接收信号，接收无线电模块接计算机。

滑架2靠在圆柱体，在平1导轨上移动，电感测头c进行测量。

调整基准尺将电感测头a、b、c调好零，移动V型滑座1m，移动滑架2 1m，则a、b、c各完成了1m的测量。再移动夹具1m，重新用光学水平仪调整基准尺1及基准尺2的水平，通过基准尺1的水平方向调整，使光学平直仪的目镜调为零位。电感测头a、b、c也再移1m，即完成了2m的测量，重复以上程序，直至完成导轨全长的测量，由计算机计算绘图。

图1

测量垂直方向直线度的基准——是由数个基准尺（移动组成的同一个水平的平面）

测量水平方向直线度的基准——是以光学平直仪控制的数个基准尺的侧面（测头b的测量面连成的一条直线）

基准尺1及基准尺2是测量直线度的基准，选基准尺直线度为1.5μm/M，基准尺选用性能稳定的钢材，经热处理，精密研磨，用光学平直仪测量其的不直度。

V型滑座及滑架2用铸件，精密刮削与床身V1-平1配对。

基准尺直线度1.5μm/M是可以实现的。

有的机床直线度要求0.02mm，这时基准尺直线度可为6μm/M就可满足测量要求。根据机床导轨的精度选择基准尺的精度。

如果工件不直度要求5μm，基准尺精度就要1.5μm/M，这样批量生产基准尺就有困难，为解决生产问题，可采用误差补偿的方法。，通过误差补偿来提高测量的准确度。

如测平2-V2导轨导轨的不直度，采用以上所述方法，但要重新设计夹具。

V型滑块及滑架2根据导轨的长度，决定移动次数（每次移动1M）几次移动的速度不同，一次移动的速度也不均匀，但这不影响测量精度，可由计算机最后处理，计算，绘图。

2 计算机控制系统

如图2所示。

装有无线电传递模块，采样板A/D，电源。电感测头a,b线接Q1，电感测头c接Q2。Q3：装有电源，无线电接收模块，接计算机。

图2

3 精度分析

（1）基准尺误差：=1.5μm/M

（2）电感测头的测量误差：≤0.03μm/M

（3）A/D转换误差：≤ 0.12μm/M

测量的极限误差：Δ= ± = = ±1.5051μm

4 结束语

测直线度传统方法是跨点测量，一米取14个测量点。本方案采用的是连续测量，更能真实的反映直线度误差分布情况。

采用微机系统，使测量与评定过程实现了自动化。

本方案具有新颖性，实用性，先进性，使用范围广泛，具有明显的经济效益，具有推广价值。