阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法
导轨直线度检测的方法及工具 -回复

导轨直线度检测的方法及工具-回复导轨直线度检测是指对导轨的直线度进行精确测量的过程。
导轨直线度的准确性对于许多行业的精密加工以及运输设备的正常运行至关重要。
在本文中,我们将探讨导轨直线度检测的方法和工具,并提供一步一步的指导。
首先,让我们来了解一下导轨直线度检测的背景和意义。
导轨直线度是指导轨表面与理想直线之间的偏差。
在机床、测量仪器和运输设备等领域,导轨的直线度被广泛应用于确保设备的精度和稳定性。
因此,准确测量和及时修正导轨直线度的偏差是必不可少的。
接下来,我们将介绍一些常用的导轨直线度检测方法和工具。
1. 调直法:这是一种常见的直线度检测方法,通过将测量仪器(例如激光干涉仪或电子测微仪)放置在导轨上,测量导轨某一段的曲线度,然后根据测量结果对导轨进行调整。
这种方法通常适用于较短的导轨或小型设备。
2. 激光干涉法:这是一种非接触式测量方法,利用激光的干涉原理来测量导轨直线度。
通过将激光束分别投射到导轨上的两个点,利用反射的激光束干涉产生的光斑,可以得到导轨的直线度信息。
激光干涉仪通常具有高精度和高分辨率,适用于大型导轨和高精度加工设备的测量。
3. 三点法:这种方法需要使用三个测量仪器,每个仪器放置在导轨上的一个点上。
通过测量这三个点的坐标,可以计算出导轨的直线度。
这种方法精度较高,适用于大型导轨和精密测量仪器。
4. 激光投影法:这种方法使用激光在导轨上投影出一条直线,然后使用测量仪器测量激光投影线上的点的坐标。
通过对测量数据进行处理,可以得出导轨的直线度。
这种方法适用于不规则形状的导轨和长导轨的测量。
现在,让我们来逐步回答导轨直线度检测的步骤。
第一步:选择适当的测量方法和工具。
根据具体的测量对象(例如导轨的尺寸、形状和材料)以及测量要求(例如精度和准确性),选择合适的测量方法和工具。
第二步:准备测量仪器。
根据选择的测量方法,配置所需的测量仪器,包括激光干涉仪、电子测微仪、激光投影仪等。
第三步:准备导轨。
简述阿贝原则,并说明阿贝原则在长度测量中的作用

简述阿贝原则,并说明阿贝原则在长度测量中的作用
阿贝原则(Abb's principle):被测量轴线只有与标准量的测量轴线重合或在其延长线上时,测量才会得到精确地结果。
阿贝原则是长度计量的最基本原则,其意义在于它避免了因导轨误差引起的一次测量误差。
在检定和测试中遵守阿贝原则可提高测量的准确度,特别是在使用不符合阿贝原则的仪器时,更要注意阿贝原则的应用。
阿贝原则的经典应用是阿贝尔比长仪和螺旋千分尺,其精度为um级别。
阿贝比长仪
一种精密测量直线距离的仪器﹐简称比长仪。
在天文工作中﹐用于测量底片上谱线间的距离。
比长仪的量程200毫米﹐测量精度可达±1.5微米。
仪器分三部分﹕精密导轨。
置片台﹐是一块可沿导轨移动的钢板﹐它的一侧装著一条透明毫米尺﹐另一侧放待测底片。
两架固定联结的显微镜﹕一架用来对物体﹐称为对准显微镜﹔另一架用来对准毫米尺上的刻线和读数﹐称为读数显微镜。
移动置片台﹐当对准显微镜从对准一条谱线到另一条谱线时﹐读数显微镜对准的毫米尺上的二次读数之差﹐即为谱线间的距离。
根据阿贝提出的原理﹐只要待测对象和毫米尺精确地位于同一高度﹐置片台的滑动误差就不会影响测量精度。
直线导轨平行度调整的方法

直线导轨平行度调整的方法
嘿,大家知道吗,直线导轨平行度的调整那可是相当重要的呀!这可关系到很多机械设备的精准运行呢!
那到底该怎么调整直线导轨的平行度呢?首先得准备好必要的工具,像千分尺、水平仪这些可不能少。
然后开始操作啦!先把导轨初步安装好,用水平仪测量一下大致的平行度情况,这就像给导轨做了个初步的“体检”。
接着,根据测量结果,通过调整螺丝来慢慢微调导轨的位置,哎呀,这可得小心谨慎,不能一下子调太多哦!一边调一边再测量,直到达到理想的平行度。
在这个过程中,一定要有耐心呀,可不能心急吃不了热豆腐!还有啊,要注意测量的准确性,不然会前功尽弃的哟!
在调整的过程中,安全性和稳定性那绝对是重中之重啊!就像走钢丝一样,稍不注意可能就会出问题。
所以在操作的时候,一定要确保安装牢固,别让导轨在调整过程中晃动或松动,这多危险呀!而且要按照规范来操作,不能乱来,这可关系到我们的人身安全和设备的正常运行呢。
直线导轨平行度调整的应用场景那可多了去了。
在各种精密机械中,比如数控机床、自动化生产线等,都少不了它。
它的优势也很明显呀,能让设备运行得更平稳、更精准,提高生产效率和产品质量。
这就好比给汽车装上了更好的轮胎,跑得更快更稳啦!
我就曾经遇到过一个实际案例,在一家工厂里,他们的设备因为直线导轨平行度没调好,生产出来的产品总是有瑕疵。
后来经过仔细调整,哇塞,产品质量一下子就上去了,生产效率也大大提高了。
这效果,简直太惊人了!
所以呀,直线导轨平行度调整真的是超级重要的,大家可一定要重视起来呀!一定要把它做好,让我们的设备都能高效稳定地运行!。
导轨直线度测量方法

导轨直线度测量方法导轨直线度测量是用来检测导轨直线度误差的一种重要方法,下面列举了50条关于导轨直线度测量方法,并展开详细描述:1. 使用激光干涉仪进行导轨直线度测量,可以实现高精度的检测。
2. 高精度直线度测量仪器可以利用差动电容传感器来实现对导轨的直线度误差的检测。
3. 精确的引导仪和扫描仪可以在测量过程中提供准确的数据。
4. 在进行导轨直线度测量前,需事先做好导轨的清洁工作,以防尘埃和杂物对测量结果产生干扰。
5. 使用高精度水平仪进行导轨直线度测量,可以提高测量的准确度。
6. 选择合适的测量范围和测量方向,以保证测量结果的可靠性。
7. 经常性的校准仪器,以确保测量结果的准确性和稳定性。
8. 在测量之前,需要对测量仪器进行预热和稳定,避免仪器本身的温度变化对测量结果产生干扰。
9. 使用高分辨率的传感器可以提高导轨直线度测量的精度和分辨率。
10. 进行多次测量,并取平均值,以减小测量误差。
11. 在测量时,避免人为震动和干扰,以确保测量数据的准确性。
12. 进行导轨直线度测量时,可采用双向测量方法,以减小测量误差。
13. 进行导轨直线度测量时,需考虑测量环境的温度、湿度等影响因素,以保证测量结果的准确性。
14. 结合计算机数控技术,可以实现导轨直线度测量数据的自动化采集和分析。
15. 使用高精度的标尺和测头,可以提高导轨直线度测量的精度和准确性。
16. 结合计算机辅助测量技术,可以实现对导轨直线度测量数据的实时监测和自动记录。
17. 对测量数据进行统计分析和处理,以获取更加可靠的导轨直线度测量结果。
18. 使用微处理器控制系统,可以实现对导轨直线度测量仪器的智能化控制和操作。
19. 运用数字信号处理技术,可以对导轨直线度测量数据进行滤波和去噪处理,提高数据的质量和精度。
20. 应根据厂家提供的测量方法和技术规范进行导轨直线度测量,以确保测量的准确性和可靠性。
21. 采用自动化测量机器人实现导轨直线度测量,可以提高测量效率和精度。
“阿贝原则”的启示

“阿贝原则”的启示今天来的早了些,早9点钟上课,8点钟就到技师学院的教室里了。
由于来得早,教室里很静。
卸掉耳孔中的Mp4耳塞,想到了在上节技师培训课上,老师拿出一只圈尺,那是多年前在老师求学的时候,一位外国老师送给他留做纪念的,特别之处就是在尺子的测量端的卡测件与尺条是留有一定余量的活动链接,目的就是在拉直测量或垂直测量过程中通过测量端的余量抵消测量误差,而在之前的精度不是很高的圈尺中测量端与尺条是固铆在一起的,这是不符合阿贝原则的。
这是节讲测量的课,在讲到游标卡尺的时候,由于尺子的设计并不符合阿贝原则。
所以一般的尺子精度定在0.02mm,要求在测量的时候不能用太大的力推尺套,如果这样会造成测量误差。
老师不提起这一段,干了这么长时间的汽车维修工作,学习过的书本里也不多见到这一类关于测量的原则,没有什么其它的想法。
只是感觉知道的稍晚了一点。
但也算及时。
由它联想到我们的实际工作中,如果没有正确地了解工具设备的性能和使用技术要求,自我感觉再好的技能水平也不过平平而已。
就如同电影中一位武者,不懂他的兵器一样,很难成为真正的高手。
在进行长度测量时需要计量器具的测量头或量臂移动,如游标卡尺、千分尺,其活动部件移动方向的正确性通常靠导轨保证。
导轨的制造与安装误差(如直线度误差及配合处的间隙)会造成移动方向的偏斜。
为了减小这种方向偏斜对测量结果的影响,1890年德国人艾恩斯特?阿贝(Ernst Abbe)提出了指导性原则:在长度测量中,应将标准长度量(标准线)安放在被测长度量(被测线)的延长线上,这就是阿贝原理。
也就是说,量具或仪器的标准量系统和被测尺寸应成串联形式。
若为并联排列,则该计量器具的设计,或者说其测量方法原理不符合阿贝原则。
游标卡尺便是这样,会因此产生较大的误差,可称阿贝误差。
千分尺的结构,若忽略读数装置的直径,也符合阿贝测长原则。
一、长度测量的几项基本原则1最小变形原则长度测量中引起被测件和测量器具的变形,主要是由于热变形和弹性变形(接触变形和自重引起的变形)。
导轨调整方案

导轨调整方案导轨是一种用于支撑和引导机械设备移动的重要部件。
在机械制造中,导轨的调整和正确安装是确保设备运行平稳和准确性的关键因素之一。
本文将介绍导轨调整的基本原则和步骤,以帮助读者正确进行导轨调整。
一、导轨调整的基本原则导轨调整的基本原则是保证导轨的平行度和垂直度。
即导轨之间应保持平行,导轨与工作台面应保持垂直。
只有在保证这两个基本原则的前提下,导轨才能正常工作,确保机械设备的精度和稳定性。
二、导轨调整步骤1. 准备工作在进行导轨调整之前,需要做一些准备工作。
首先,检查导轨的安装是否牢固,确保没有松动的螺丝或损坏的零件。
然后,准备一些工具,如调整螺母、调整螺栓、千分尺等,以便进行调整。
2. 调整导轨的平行度导轨之间的平行度是导轨调整的重点之一。
调整导轨的平行度时,可以使用千分尺来进行测量。
首先,在工作台上放置一个平整的测量基准物,如平板或平直的金属棒。
然后,用千分尺测量第一个导轨与基准物之间的距离,并记录下来。
接下来,移动到第二个导轨位置,测量与基准物之间的距离,并记录下来。
如果两个导轨之间的距离不一致,可以使用调整螺栓或调整螺母来调整导轨的位置,直到两个导轨之间的距离一致。
3. 调整导轨的垂直度导轨与工作台面之间的垂直度也是导轨调整的重要部分。
调整导轨的垂直度时,可以使用水平仪或测量平板来进行测量。
首先,将水平仪或测量平板放置在工作台面上,确保其水平。
然后,将水平仪或测量平板分别放置在两个导轨上,并记录下水平仪或测量平板与工作台面之间的角度。
如果两个导轨的角度不一致,可以使用调整螺栓或调整螺母来调整导轨的位置,直到两个导轨的角度一致。
4. 完善调整调整导轨后,需要再次进行测量,以确认导轨的平行度和垂直度是否达到要求。
如果还有不符合要求的地方,可以继续调整,直到满足要求为止。
三、导轨调整的注意事项1. 在调整导轨时,要小心操作,避免过度调整导致导轨损坏或失去原有的精度。
2. 在进行导轨调整时,要确保调整过程中不会对其他部件造成影响或损坏。
阿贝测长原则
阿贝测长原则
长度测量时需要计量器具的测量头或量臂移动,如游标卡尺、千分尺,其活动部件移动方向的正确性通常靠导轨保证。
导轨的制造与安装误差(如直线度误差及配合处的间隙)会造成移动方向的偏斜。
为了减小这种方向偏斜对测量结果的影响,1890年德国人艾恩斯特·阿贝(Ernst Abbe)提出了以下指导性原则:在长度测量中,应将标准长度量(标准线)安放在被测长度量(被测线)的延长线上。
这就是阿贝原理。
也就是说,量具或仪器的标准量系统和被测尺寸应成串联形式。
若为并联排列,则该计量器具的设计,或者说其测量方法原理不符合阿贝原则。
游标卡尺便是这样,会因此产生较大的误差,可称阿贝误差。
万能测长仪的测量头是按阿贝测长原则设计的,常称阿贝测长头。
千分尺的结构,若忽略读数装置的直径,也符合阿贝测长原则。
测量仪器按不按阿贝测长原则设计,所产生的测量误差差别较大,应用阿贝测长原则,可以显著减少测量头移动方向偏差对测量结果的影响,因此阿贝测长是精密测量中非常重要的原则。
在评定量仪或拟定长度测量方案时必须首先给以考虑。
若由于结构上的原因(如在大尺寸测量中),阿贝测长原则难以实现(譬如工作台、床身要求太长等)时应该采取其他有效措施以减少、甚至消除这种测量原理方面产生的误差。
导轨直线度检测的方法及工具 -回复
导轨直线度检测的方法及工具-回复导轨直线度检测是一项重要的工艺过程,用于确定导轨表面的直线度,以确保工作过程中的精度和准确性。
本文将一步一步地介绍导轨直线度检测的方法及所需的工具。
第一步:准备工作在进行导轨直线度检测之前,需要准备一些必要的工具和材料。
主要的工具包括水平仪、游标卡尺、光学平行度仪、调平脚和检测夹具等。
此外,还需要一块光滑平整的平板和一支划线笔。
第二步:检查导轨的表面首先,仔细检查导轨的表面,确保其没有明显的划痕、凹陷或其他损坏。
如果发现表面存在损坏,需要先修复后再进行直线度检测。
第三步:准备导轨检测夹具使用适当的夹具将导轨固定在检测平板上。
确保导轨固定牢固,并且没有松动或移动的迹象。
调平脚可以用来确保平板水平,以确保检测结果的准确性。
第四步:使用水平仪检测水平度将水平仪放置在导轨表面上。
通过观察水平仪的示数,确定导轨是否完全水平。
如果示数超过允许的误差范围,应调整导轨夹具和调平脚,直至导轨完全水平为止。
第五步:使用游标卡尺测量导轨直线度在导轨表面上选择适当的位置,使用游标卡尺测量导轨的直线度。
将游标卡尺的零位放在导轨的一个端点,然后沿导轨表面移动卡尺,同时观察卡尺示数。
如果示数在一定范围内保持不变,说明导轨具有良好的直线度;如果示数发生明显变化,则说明导轨存在弯曲或偏差。
第六步:使用光学平行度仪进一步检测直线度为了进一步提高检测精度,可以使用光学平行度仪进行直线度检测。
将光学平行度仪的探头放置在导轨的一个端点,然后沿导轨表面移动探头,同时观察平行度仪的示数。
通过一系列测量,可以确定导轨的直线度,并计算出最大偏差。
第七步:记录和分析检测结果将所有的测量结果记录下来,并进行分析。
比较测量结果和规定的直线度标准,确定导轨是否通过直线度检测。
根据分析结果,可以采取相应的措施来修复或调整导轨,以达到要求的直线度标准。
总结:导轨直线度检测需要使用多种工具和方法,包括水平仪、游标卡尺和光学平行度仪等。
激光干涉仪测量测长机示值误差时阿贝误差的影响
http://www.chinajl.com.cn不符合阿贝原则的仪器,测量时导轨直线度将产生较大的阿贝误差。
测长机按其结构是不符合阿贝原则的,但其具有特殊的光学系统可以补偿所产生的阿贝误差,使之不对测量结果产生影响。
测长机测量时,其导轨直线度使得尾座移动时产生摆动,设其垂直方向摆动角为α,测长机标尺面至测量轴心线距离为L,则产生的阿贝误差e1为:e1=L·sinα测长机尾座与测量座各有一个焦距(f′)完全相等的物镜,使尾座摆动α角时,分米标尺像经过两物镜后,也摆动α角聚焦在毫米刻度面上,其摆动量e2为:e2=f′tanα这样,阿贝误差就为:e1-e2=L·sinα-f′tanα当α很小时,sinα=tanα=φ(φ为弧度值)e1-e2=(L-f')φ测长机设计制造时,使L=f′,这样,在测长机测量中心线上阿贝误差为零;而在偏离测量轴线的方向上,阿贝误差不为零;偏离量ΔL越大,则导轨直线度产生的阿贝误差就越大。
偏离测长机测量中心线位置的阿贝误差可按下式计算:e=ΔL·tanα=ΔL·φ式中:e———偏离测长机测量中心线产生的阿贝误差;ΔL———激光干涉仪测量轴线与测长机测量中心线的偏离距离;φ———以弧度表示的测长机导轨直线度(角摆)。
测长机示值误差可以用量块测量,也可以用激光干涉仪测量。
用量块测量时,其测量轴线与测长机的测量中心线一致,故不存在阿贝误差;用激光干涉仪(特别是单频激光干涉仪)测量时,由于安装定位的原因,其测量轴线往往偏离测长机的测量中心线。
测长机直线度最大允许误差为10″,据此估算阿贝误差为:e=ΔL·φ=0.0000485·ΔL若控制激光干涉仪测量轴线偏离测长机中心线的距离不大于10mm,则e=ΔL·φ=0.5μm为了保证测量的准确度,阿贝误差应不大于测长机分米示值最大允许误差的1/3。
测长机分米示值最大允许误差为Δ=(0.5+l/100)μm(l为测量长度,单位:mm),该值随测量长度的增加而线性增大。
直线导轨安装技巧及调试方法
直线导轨安装技巧及调试方法直线导轨是一种用于机械设备运动的装置,具有精度高、稳定性好的特点。
正确的安装和调试直线导轨可以确保机械设备的正常运行和精度要求。
一、直线导轨的安装技巧:1.选择合适的安装位置:要选择平整、稳定的基础作为直线导轨的安装位置,避免地面存在明显的凹凸不平或者振动的情况。
2.标线确定位置:先确定导轨需要安装的位置和方向,并且在基础上标出安装孔的位置。
3.安装基础托座:按照标出的安装孔位置,在基础上钻孔,并安装导轨底座螺钉固定,保证底座牢固。
4.安装导轨:将导轨底座与导轨连接螺钉拆卸,然后将导轨放置到底座上,通过螺钉将导轨和底座紧固固定。
5.导轨校正:安装完毕后用水平仪检测导轨是否平整水平,如有偏差需要进行调整。
二、直线导轨的调试方法:1.导轨平整调试:用游标卡尺或其他精度测量工具对导轨进行检测,发现平整度不满足要求时,可以通过调节底座上的螺钉进行微调,使导轨达到平整度要求。
2.导轨间隙调试:通过调节底座上的螺钉来调整导轨的水平度,使得导轨之间的间隙保持一致。
3.导轨垂直度调试:使用测量工具测量导轨的垂直度,通过调节底座上的螺钉进行微调,使导轨达到垂直度要求。
4.导轨平行度调试:使用测量工具测量导轨之间的平行度,通过调节底座上的螺钉进行微调,使导轨达到平行度要求。
5.导轨刚度调试:通过调整导轨紧固螺钉的力度,使导轨系统的刚度达到要求。
调试直线导轨时,需要使用高精度的测量仪器,并按照设备的使用要求来进行调整。
调试一般由专业人员进行,并且需要根据具体的设备来制定调试方案。
在安装和调试过程中,需要注意以下几点:1.注意安全:在安装和调试过程中,要注意安全,如需爬梯子或操作高处设备时,要戴好安全帽,系好安全带等。
2.保养润滑:导轨安装完毕后,要对导轨进行润滑保养,以保证其正常运转和寿命。
3.精确测量:在调试过程中,要使用高精度的测量工具进行测量,确保调试的精度和准确性。
4.按照规范操作:在安装和调试过程中,要按照设备的操作规范进行操作,避免误操作导致设备损坏或人员受伤。
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阿贝原则误差和改善导轨直线度的方法摘要阿贝原则误差已形成肯定概念,它来源于导轨的直线性,当导轨直线性误差趋于零时,则阿贝原则误差也趋于零。
本文较系统阐述了改善导轨直线性的方法。
关键词阿贝误差导轨直线性目前国内外加工中心逐步向精密级方向发展,三坐标测量机精度也越来越高。
如何保证和提高三维空间范围内进行加工和测量的精度成了一项值得研究的课题,本文对此试谈些看法如下。
1 对阿贝原则误差的新认识三维坐标定位精度,其误差δΣ为一空间矢量,由x、y、z三个分量组成:δΣ=δx+δy+δz。
主要由工件沿三个坐标移动时导轨误差所造成。
其中有沿x、y、z轴导轨的垂直平面和水平平面内的直线度误差和滚摆、摇摆、颠摆所产生的阿贝误差,再加上测量系统本身的误差、三个坐标轴的垂直度误差等组成三维空间范围内的多项误差。
对空间范围为300mm×500mm×300mm左右的中小型高精度机床,定位精度一般为4~10μm。
原因是导轨精度允差一般为2″,按阿贝误差的计算公式:δ=H.θ=H×2×5×10-6mm=H×10-5mm(当θ=2″时)。
当H为300~500mm时,则单项误差δ为3~5μm,多项影响均方根合成后还要相应增加。
剖析上述误差源间的构成比大致为:δ测系约占10%~20%(测量系统误差);δ阿贝约占50%~60%(阿贝误差);δ⊥约占20%~30%(导轨垂直度误差引起的误差)。
阿贝误差一般的涵义为:转角误差引起的线性值,在阿贝偏置距间在工作方向上的投影量(图1)。
(1)方向相同,有偏置距H时为一阶误差δ=H.θ(图1b)(2)方向相同,无偏置距H时为二阶误差(图1a),因θ较小,误差值更小,可略去。
(3)方向垂直,有、无偏置距时均为二阶误差,可略去。
由于受加工空间范围及机床布局限制,H值无法避免,改进的主要方向应为θ。
实际上θ也正是造成阿贝原则误差的根源,随着工艺水平提高θ趋近于零时,则阿贝误差也趋近于零。
故广义的阿贝误差的涵义可认为是:移动件在预定空间范围内移动时,如能消除由于导轨精度造成的角运动误差,使基准尺和工件的中心线始终在一直线上(即θ→0)时,则该系统亦可认为是符合阿贝设计原则了(即δ阿贝→0)。
图1 阿贝原则误差这样,提高导轨直线度的研究,就成了改善三维坐标定位精度的最见成效的关键问题了。
美国莫尔公司所制造的坐标镗床、坐标磨床、三坐标测量机,宣称它的机床在三维空间范围的精度均能达到高精度,原因就是其机床的导轨精度制造得很高,“V”形导轨直线度0.5″,两导轨平行度0.25μm,平导轨直线度0.3″(等于在导轨全长上凸或凹0.1~0.2 μm),两条导轨平行度0.25μm,上下导轨垂直度0.25 μm/300mm(0.2″),比瑞士、我国精度标准2″高4~5倍。
使其制造的M—48Z测量机、X280mmY450mm范围内定位精度可达0.9μm,比一般坐标机床精度也提高了4~5倍,亦即阿贝误差影响降低了4~5倍,满足了整个空间范围内机床的定位精度要求。
2 改善导轨直线度的方法2.1 导轨误差的综合刮研法导轨精度是一项复合精度,除本身精度外,还与基础件的变形以及使用磨损有关。
产品制造时,理论上要求达到,但由于Δ变形曲线不易正确算出和测出,要用逐步接近法来实现。
2.1.1 加压重刮研法这是解决固定件引起导轨附加变形的一种刮研法。
常见的情况有:侧面附加力距引起导轨向外扭曲变形(图2a),如高精度长刻线机,导轨1变形大,导轨2变形小。
上面受力弯曲变形(图2c),如单柱坐标镗床,以重心为中心发生下凹变形。
图2 加压重刮研法解决的办法:虽可把原来部件装在上面进行刮研,但这样会引起工作不方便和影响装配周期。
合理的办法是采用加上等于部件重量的附加重量G来解决(图2b、d)。
由于加重后重力位置不能与原来完全相同,抵消效果只有80%~90%,可用渐近法逐步逼近。
2.1.2 加修正量刮研法产生变形的第二种情况是由于导轨上移动件移动时引起变形造成的误差。
必须根据变形曲线的形状和数量,在导轨刮研时加入数量相等方向相反的修整量,以达到相互抵消,使移动件达到最后按直线移动的目的。
图3 加修正量刮研法(1)两端悬臂梁式见图3a,移动件移到两端时把导轨压成凸形,则导轨刮研时应刮成凹形(图3b)。
变形量δ1一般为:L=900mm,S=200mm,悬臂l=300mm,移动件重100kg时,变形δ1=2~3μm;移动件重250kg时,δ1=4~5μm。
(2)双支梁式见图3c,由于移动件始终以大支承的中间移动,造成凹下的变形,导轨要求刮成凸形(图3d)。
变形量δ2一般为:L=1400mm,S=500mm,移动件重量200kg时,δ2=5~6μm。
(3)一端悬臂梁式见图3e,移动件移到最高点时由倾侧力矩影响造成立柱上端弯曲变形。
变形量一般为:h=1150mm,S1=300mm,S2=450mm,G=110kg,l=320mm,L=350mm时,δ3=4~5μm。
要求把导轨预先刮成凸形(图3f)。
主轴箱移到上端时产生变形后变直,下面虽增大一些误差,使用时主轴箱热变形,误差下面大上面小,产生向外倾斜,可抵消其误差。
采用以上方法后,可取得90%的效果。
在误差变形量不知道时,可用渐近法逐步达到。
2.1.3 按顺序基准刮研法对一组导轨与另一组导轨有较高的垂直度精度要求时,采用单独刮研法就很难达到要求。
必须采用顺序基准刮研法来达到(图4)。
图4 按顺序基准刮研法1.底座导轨2.拖板下导轨3.拖板上导轨4.工作台下导轨5.基准方铁(1)刮研底座的基准导轨1,用加量刮研法进行。
(2)刮研相配的拖板下导轨2,用模具粗刮后,进行配刮,达到80%以上的接触面为止,以提高导轨的接触刚度,减少接触变形。
(3)以下导轨为基准,刮研拖板上导轨面3,除按加量刮研法达到导轨的直线度要求外,用基准方铁5刮研上下导轨的垂直度达到2~3μm/300mm。
这时工作基准与检查基准一致,避免了更换基准附加误差的影响,达到了高精度的要求。
(4)刮研相配的工作台下导轨面4,达到接触面要求。
(5)以导轨3为基准,刮工作台面或采用机加工法加工工作台面,由于加工基准与检查基准一致,避免了附加误差影响,可得到工作台面与导轨移动方向平行度3~4μm/400mm的要求,但台面平面度为导轨垂直面内直线度的复映,导轨误差不宜过大。
按顺序基准刮研后的垂直度和平行度,可比一般方法提高精度1~2μm。
是一种提高几何精度较好的方法。
2.1.4 误差综合刮研法为了达到几何精度在空间范围内全部合格,除了上述方法外,还应摸清各误差中存在的相互抵消和增大的关系,进行综合刮研,相互抵消,见图5。
要保证主轴箱上下移动与工作台面垂直,如把工作台看成是不动的和平面度误差为零时,就只要校验立柱就能达到。
设这为垂直度的原始误差。
以原始位置“Ⅰ”的测量值计算,见图中Δ1。
使用中不但工作台面有误差,还要在纵横坐标范围内移动,又增加了移动时导轨直线度误差的综合影响,见图中“Ⅱ”位置。
这时Δ=Σ(Δ1+Δ2+Δ3)的综合关系式。
图5 误差综合刮研法图6 工作台平面度影响放大计算图式中Δ2:由工作台面平面度δ所增加的垂直度误差。
见图6,计算式为:设工作台面宽为b,工作台平面度误差为δ,最大值在b/2处,方铁长l1、高l2。
由△OAB∽△O′A′B得Δ3:由导轨垂直面内直线度所增加的误差,计算式为式中Δφ″——导轨直线度误差,(″)l2——方铁高,mm要提高导轨直线度的精度,就要求Δ2与Δ3起一定的抵消作用,即导轨直线度为凸时,台面为凹形;导轨为凹时,台面为凸形。
对单柱坐标镗床来说,一般导轨移动曲线为凸形,故要求工作台面应刮为凹形,进行误差抵消,否则就较难保证工作台在整个工作范围(前、后、左、右)主轴箱的垂直度全部合格。
2.2 导轨误差的综合校正法这是机床设计时,为了改善导轨受移动件移动时重力变化而引起变形在结构上采用的校正措施,虽不能完全消除变形,但仍能起有效的改善作用。
这里介绍几种常见的方法。
2.2.1 配重弃荷改善法(1)平衡重锤法见图7a,在美国Giddings & Lewis公司机床上使用,用重锤1来减小主轴箱3移动时重量对横梁导轨精度的影响。
图7 配重弃荷改善法1.重锤2.横梁3.主轴箱4.拉力弹簧(2)拉力弹簧法见图7b,该法是在上面方法的基础上用拉力弹簧4代替重锤,用小车移动来减小主轴箱3移动时重量的影响,结构较紧凑,在美国Giddings & Lewis公司的机床上应用。
图8 卸荷梁结构(3)卸荷梁法见图8,卸荷梁的两端有滚动轴承,用拉簧把Y导轨的载荷卸到立柱上,减小X导轨受力变形,提高导轨的运动精度,用拉簧调整Y的卸荷力。
如意大利ALPHA BE型卸荷梁。
2.2.2 预加变形法(1)螺钉支紧法除采用刮研方法预先把导轨刮成中凸形外,在三坐标测量机上,有采用机械方法来校正纵、横梁的弯曲变形(图9)。
纵梁2固定在两条立柱上,横梁3通过滚动轴承4和小车5的两个滚轮6支承在纵梁上,并可沿纵梁导轨移动。
紧固在纵梁下面的校正板7的上面和纵梁下面有很多互相对应的螺孔,根据纵梁导轨弯曲变形情况装上所需要的螺杆8,旋转螺杆使纵梁和校正板相互顶开,便可减小纵梁导轨的变形,为了提高校正效果,螺杆数量应取多些,同时两螺杆的距离l最好满足式l=c/(n-1)(c为小车两滚轮的距离,n为两滚轮距离内的螺杆个数)。
图9 横梁导轨螺钉支架弯曲变形校正方法1.立柱2.纵梁3.横梁4.滚动轴承5.小车6.滚轮7.校正板8.螺杆图10 杠杆加力结构(2)杠杆加力法图10是悬臂桥框结合式的一种。
Y轴在沿X向移动时,悬臂发生变形。
用补偿调整螺钉支紧补偿杆并通过滚柱使悬臂向上变形可达到补偿的目的。
2.2.3 自动校正法图11所示为高精度1m激光两坐标测量机工作台运动导轨直线度误差自动校正原理图。
图11 工作台运动误差自动校正原理1 .基座 2.下工作台 3.弹性顶块 4.滚珠轴承 5.上工作台 6.压电陶瓷组合体在基座1的上面装有双层工作台。
下工作台2在基座1的滚柱导轨上作纵向运动,上工作台5由下工作台2上面的3个滚珠轴承4所支承。
上工作台的门形框板两侧面上分别有两个孔:右侧的两个孔内各装有压电陶瓷组合体6,左侧的两个孔内各装有弹性顶块3,顶块的顶紧力约5~10N,使下工作台侧面与压电陶瓷组合体保持接触。
这样的配置方法,使上工作台处于刚性浮动状态。
由测量环节、放大运算环节和执行元件等几个部分组成的自动伺服校正装置,如图12a所示。
工作台在任意的起始位置时,测量环节定为零输出。
由于导轨副的制造误差,工作台移动后,相对于起始位置就有一定的水平移动或转换(并且有方向性)。