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超長直線滾動導(dǎo)軌精度的調(diào)試與測量

日期:2024-09-22 18:20
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摘要:
 

1 超長直線導(dǎo)軌

直線滾動導(dǎo)軌已廣泛應(yīng)用于各類機床及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中。一般,由于有已加工面作為安裝基準(zhǔn)和應(yīng)用長度有限,所以其調(diào)試與測量較為簡易。但對于超長導(dǎo)軌(大于8m) ,其調(diào)試與測量便成為難題。我們在研制微波近場測試設(shè)備時遇到了超長(13m)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),就如何調(diào)試與測量其精度總結(jié)了一些經(jīng)驗,在此作一探討。

2 導(dǎo)軌安裝結(jié)構(gòu)及精度要求


圖1
表1 水平向?qū)к壘纫?mm)
精度項目 水平導(dǎo)軌
主軌 副軌
在垂直平面內(nèi)的直線度 0.10/13000 0.10/13000
在水平面內(nèi)的直線度 0.10/13000 0.30/13000
與大地水平 0.50/13000 0.50/13000
副軌與主軌在垂直面內(nèi)的平行度 - 0.10/13000
水平導(dǎo)軌的扭曲 0.05/1000 0.05/1000
水平主軌與副軌在任一點等高 0.02/13000 -
副軌與主軌在水平面的平行度 - 1/13000
 

1.重錘 2.滑輪及支架 3.鋼絲 4.鋼軌 5.反光鏡 6.讀數(shù)顯微鏡 7.顯微鏡支架 8.滑塊
圖2


圖3

圖4
表2 調(diào)試后水平向?qū)к壃F(xiàn)有精度(mm)
精度項目 水平導(dǎo)軌
主軌 副軌
在垂直平面內(nèi)的直線度 0.095/13000 0.095/13000
在水平面內(nèi)的直線度 0.075/13000 0.25/13000
與大地水平 0.169/13000 0.169/13000
副軌與主軌在垂直面內(nèi)的平行度 - 0.10/1000
水平主軌的扭曲 0.02/1000 0.02/13000
水平主軌與副軌在任一點等高 0.01/13000 -
副軌與主軌在水平面的平行度 - 0.30/13000
某近場測試設(shè)備水平向?qū)к壏种鲗?dǎo)軌和副導(dǎo)軌,全長各13m,跨距1.5m,是該設(shè)備各項精度極為重要的基礎(chǔ)和基準(zhǔn)。主導(dǎo)軌起主導(dǎo)作用,副導(dǎo)軌起支承作用,其安裝結(jié)構(gòu)見圖1,精度要求見表1。

3 主導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度調(diào)試

由于導(dǎo)軌是由13根1m長的精密導(dǎo)軌在基礎(chǔ)鋼軌上拼接而成。為了便于精密導(dǎo)軌的拼接和調(diào)試,我們將此過程分成鋼軌粗調(diào)與精密導(dǎo)軌精調(diào)兩步。
  1. 鋼軌粗調(diào)我們采用拉鋼絲法(見圖2) ,在鋼軌上置一滑塊,滑塊上安裝一帶有刻度的讀數(shù)顯微鏡,顯微鏡的鏡頭對準(zhǔn)一直徑為0.3mm的鋼絲,鏡頭垂直放置。在鋼軌一端固定鋼絲,另一端通過滑輪吊一重錘,然后調(diào)整鋼絲兩端,使顯微鏡在鋼軌兩端時鋼絲與鏡頭上的刻線重合。此時,鋼絲在水平面內(nèi)已是一理想直線,換句話說為一基準(zhǔn)。移動滑塊即檢查出鋼軌上任一位置的直線度,并進(jìn)行調(diào)整直到鋼軌全長在水平面內(nèi)直線度調(diào)至0.3mm范圍內(nèi)。然后,用配作法安裝精密導(dǎo)軌。此時,精密導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度在0.3mm范圍內(nèi),給進(jìn)一步調(diào)整帶來了方便。
  2. 主導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度精調(diào)首先將寬45mm精密導(dǎo)軌相對13m長度簡化成一直線。一般情況下,測量水平面直線度可采用準(zhǔn)直儀、平行光管等普通光學(xué)儀器,但該導(dǎo)軌較長,超出了測量范圍且讀數(shù)困難,因此,我們采用了德國產(chǎn)200m對線望遠(yuǎn)鏡測試法(見圖3)。將光源及鏡頭讀數(shù)裝置分別置于導(dǎo)軌兩端,目標(biāo)固定于原配導(dǎo)軌滑塊上,移動滑塊(目標(biāo)) 即可測出導(dǎo)軌全長任一點的誤差。調(diào)整調(diào)整座上的相應(yīng)螺栓,在壓板螺栓預(yù)緊狀態(tài)下,分段調(diào)整。讀數(shù)精度為每格0.001mm。

4 主導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度及與大地水平度調(diào)試

為了充分反映主導(dǎo)軌全長上任一點的誤差,我們采用了德國產(chǎn)0.01mm/1000合像水平儀,每隔100mm(滑塊長)首尾相連測試法共測115點計11.5m(見圖4)。調(diào)試時采用0.015mm/1000框式水平儀,1m直尺及等高塊規(guī)置于兩調(diào)整座之間(見圖5)。調(diào)整水平調(diào)整螺栓使框式水平儀讀數(shù)盡可能小,且使水平儀水泡方向交錯,左右座位同時兼顧調(diào)整,直至得到滿意的讀數(shù)值。然后將合像水平儀置于滑塊上(見圖4)模擬工作狀態(tài),移動滑塊,每100mm讀數(shù)一次,得到115個讀數(shù),經(jīng)數(shù)據(jù)處理后畫出曲線圖,從圖中量出主導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度及與大地水平誤差。也可通過旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理直接得到兩項誤差,結(jié)果與作圖法一致。

5 主導(dǎo)軌扭曲度的調(diào)整

主導(dǎo)軌扭曲度是原設(shè)計未要求而我們認(rèn)為極為重要的精度。它的誤差直接影響副導(dǎo)軌的調(diào)整和在使用過程中將影響滑臺的運動自如,以至影響整個裝置的使用和精度。因此,我們設(shè)定其誤差<0.05mm,將0.03mm/1000框式水平儀橫向(垂直于導(dǎo)軌)置于滑塊上(見圖6),移動滑塊可測出任一點的扭曲度。通過加墊片調(diào)整,*終保證誤差<0.05mm/全長。

圖5

6 副導(dǎo)軌調(diào)整

為保證副軌與主軌在兩個平面內(nèi)的位置精度,我們用一根2m直尺(自身平行度0.01mm),另設(shè)計固定滑塊的夾具。將直尺置于兩軌間作為“過橋”。如此,直尺可通過兩軌上滑塊在兩軌上任意移動,且充分模擬工作狀態(tài)。
  1. 垂直面內(nèi)副導(dǎo)軌直線度及與主導(dǎo)軌平行度在垂直面內(nèi)與主軌平行及副軌本身在垂直面內(nèi)直線度這兩項精度,可通過調(diào)測主副軌任一點的等高來反映。在“過橋”(直尺)上置一0.01mm/1000合像水平儀。移動“過橋”,讀水平儀讀數(shù)。調(diào)整時僅調(diào)副軌各調(diào)整機構(gòu),直至誤差<0.05mm。此結(jié)果說明副軌的直線性即主軌的直線性。垂直面內(nèi)的平行度自然已保證。

    圖6
  2. 水平面內(nèi)副導(dǎo)軌直線度及與主導(dǎo)軌平行度在“過橋”上置一百分表,在測試等高的同時,可將直線度調(diào)在0.30mm/13000內(nèi),平行度自然也已同時保證。

7 結(jié)論

經(jīng)具有二級計量資格部門測量論證,水平向主副導(dǎo)軌的各項精度如表2所示。按以上方法同樣對該設(shè)備垂直向?qū)к?長8m)進(jìn)行了調(diào)試與測量,并將在未來的四臺同類設(shè)備研制中得到應(yīng)用。


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