近年來，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，滾珠直線導(dǎo)軌（以下簡稱導(dǎo)軌）以其精度高、剛度高、摩擦因素小、運(yùn)動靈活、低速運(yùn)動平穩(wěn)等特點，被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測量儀器中。本文將以導(dǎo)軌的運(yùn)動精度試驗為基礎(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)軌時應(yīng)注意的問題。
1·與導(dǎo)軌有關(guān)的幾何誤差色差儀共有21項幾何誤差，其中與導(dǎo)軌有關(guān)的有15項，即每個運(yùn)動方向的導(dǎo)軌各產(chǎn)生5項誤差，它們是2項運(yùn)動直線度誤差和3項運(yùn)動角誤差。如滑板沿x軸運(yùn)動，它的運(yùn)動直線度誤差包括在y軸的運(yùn)動直線度誤差δy，（x）和在z軸的運(yùn)動直線度誤差δz，（x），其中x表示滑板在x軸的位移量，下標(biāo)y、z表示誤差變動的方向，它們都是位移量x的函數(shù)；它的運(yùn)動角誤差包括繞y軸回轉(zhuǎn)的運(yùn)動角誤差εy，（x）、繞軸回轉(zhuǎn)的運(yùn)動角誤差εz（x）以及繞x軸回轉(zhuǎn)的運(yùn)動角誤差εx（x），其中括號內(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.試驗原理
當(dāng)滑板沿x軸運(yùn)動時，每隔一定距離，電感測微儀能夠準(zhǔn)確地顯示出該位移時滑板沿y軸或z軸的變動量或電子水平儀能夠準(zhǔn)確地顯示出該位移時滑板繞x、y或z軸的運(yùn)動角誤差，將測量結(jié)果存人計算機(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項運(yùn)動誤差的測量結(jié)果。
3.試驗數(shù)據(jù)分析及結(jié)論3.1 滑板剛度
試驗采用厚度分別為20mm和40mm的滑板進(jìn)行測試，對比測量結(jié)果，當(dāng)其他因素不變時，滑板剛度增大，運(yùn)動角誤差εy（x）減小。
3.2 導(dǎo)軌跨距c
試驗通過測量導(dǎo)軌跨距為50，100和150mm時的各項運(yùn)動誤差，對比測量結(jié)果，當(dāng)其他因素不變，導(dǎo)軌跨距c增大，運(yùn)動角誤差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，運(yùn)動直線度誤差δz（x）和運(yùn)動角誤差εx（x）會隨著位移進(jìn)行周期性的波動，在色差儀的設(shè)計中，出現(xiàn)這種周期性的波動是不允許的；當(dāng)滑塊跨距d為導(dǎo)軌安裝孔距λ的整數(shù)倍時，運(yùn)動直線度誤差δz（x）和運(yùn)動角誤差則不會隨著位移進(jìn)行周期性的變動。
導(dǎo)軌是用鎖緊螺釘固定在機(jī)臺上的，導(dǎo)軌是一彈性體，鎖緊螺釘所產(chǎn)生的壓縮力會使其發(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表面都經(jīng)過磨削，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)動直線度誤差δz（x）和運(yùn)動角誤差εz（x）中，所以在色差儀的設(shè)計時，應(yīng)盡量將滑塊跨距d設(shè)計為所選導(dǎo)軌安裝孔距λ的整數(shù)倍，防止運(yùn)動直線度和運(yùn)動角誤差出現(xiàn)周期性的波動。
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4.3的分析可知，加深導(dǎo)軌安裝孔的深度會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)臺上安裝時由鎖緊螺釘所產(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 加長滑塊
由于直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)關(guān)系，來自球通過時的振動是不可避免的，即使幾何形狀的產(chǎn)品也不例外，但是這種振動可以通過有效的設(shè)計予以減少，與標(biāo)準(zhǔn)滑塊相比，采用加長滑塊后鋼球通過時振動減少至1/3，提高了工作臺面的運(yùn)動直線度。
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