导轨型面误差自动检测技术与装置研究
发布时间：2021-11-25 07:17
导轨作为直线导轨副核心组成部分之一,其型面加工精度决定了直线导轨副的稳定性、动态特性和运动精度等性能。因此,对直线导轨的型面进行全面检测具有重要的工程意义。针对这一需求,开展了导轨型面误差自动检测技术与装置研究,提出了导轨型面误差测量方案,设计了检测方案的验证试验,完成了测量装置的结构设计与测控系统搭建,进行了测量装置的精度分析。基于激光三角测量原理提出了一种导轨型面误差测量方案,将导轨三维空间下的型面误差检测指标转换成二维横截面下导轨轮廓位置关系,设计了测量装置上的传感器布局,分析了具体的测量流程,进一步将导轨横截面测量数据进行分离处理,根据圆弧拟合算法以及坐标转换公式,推导出导轨型面误差各项检测指标的算法。开展了导轨型面误差测量方案的验证性试验。分析了试验台系统误差对型面误差检测结果的影响。针对高精度圆棒进行测量试验,验证了检测方案测量圆弧滚道的可行性。进而开展传感器入射光线偏转角度测量导轨型面试验,推导出偏转角度的误差补偿算法并对测量结果进行了误差补偿,对比分析传感器入射光线无偏转与存在偏角误差、偏角误差补偿后的测量结果,验证偏角误差补偿算法的准确性。设计了导轨型面误差自动检测装...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚动直线导轨副基本结构
究势在必行，研制满足精度要求的直线导轨型面误差测量装置意义重大。本文正是针对以上行业需求开展导轨型面误差检测技术的理论分析和试验研究。1.2导轨型面误差检测技术研究现状1.2.1导轨型面传统检测方法直线导轨作为滚动直线导轨副的重要组成部分，其加工工艺技术已经发展了很长一段历史。为保证产品的精度，现阶段多采取磨削和手工刮研工艺加工直线导轨型面，国内企业加工的普通直线导轨型面精度可达到0.025-0.03/8000[9]，但是导轨型面的检测方法却没有与时俱进，仍多采用传统的人工检测，即千分表测量法，示意图见图1.2。图1.2千分表测量直线导轨图千分表主要用于测量直线导轨的平行度，其也是导轨型面参数中的一种，表示导轨上表面在导轨长度方向上的变化量。手工测量平行度的基本步骤为：去除测量平台(一般选取精研后的大理石表面作为测量平台)上毛刺、油污等杂质，用螺栓将直线导轨固定在测量平台上，保证直线导轨底基准面与测量平台紧密贴合，螺栓拧紧顺序为由中间向两边递进，保证直线导轨首尾受力均匀。将千分表底座贴合在测量平台上，侧面与直线导轨侧基准面连接，表头微接触直线导轨的顶面，沿直线导轨长度方向多次取测量点，千分表的读数值变化情况即为直线导轨的平行度。导轨型面传统检测方法特别依赖检测人员的技术优势，检测人员的熟练度不同，测量精度容易产生较大区别。同时检测过程繁琐，操作步骤复杂，导致测量效率低下，不适合未来企业的自动化、高效化发展需求[10]。
硕士学位论文导轨型面误差自动检测技术与装置研究31.2.2导轨型面误差检测装置研究现状经过国内高校牵头，滚动功能部件生产企业积极配合，关于滚动直线导轨副运动精度和综合性能的理论研究已经形成一套完善的体系，相应的数控装置也已经投入使用，然而针对导轨型面的理论分析及测量装置的研究资料寥寥无几。在查阅相关文献后，总结的科研成果如下：导轨型面自动检测技术可以分为接触式和非接触式两种。接触式测量技术多采用接触式探头扫描待测物，根据接触式探测头的测量原理，大连德欣新技术工程有限公司[11]研发了一台直线导轨测量平台装置，其整体结构示意图见图1.3。该装置有两种检测情形，如图1.4所示，一种（左图）是导轨底面朝下放置在测量平台上，仅凭自重使底面与测量平台贴合，两个探测头分别检测导轨顶面的数值，一个探测头检测接触导轨侧面，另一种（右图）是导轨凭借自重侧放在测量平台上，两个探测头分别检测导轨底面和侧面。该检测装置通过三个探测头数值的变化可以求解直线导轨的扭曲度和直线度。图1.3直线导轨测量平台结构图图1.4直线导轨检测示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国制造2025》简介与相关情况[J]. 郑国伟. 中国仪器仪表. 2018(10)
[2]直线滚动导轨理论与实验研究现状[J]. 刘耀,惠烨. 机械管理开发. 2018(07)
[3]轴系推力轴承主动减振液压控制装置分析研究[J]. 毕俊康. 机械科学与技术. 2018(09)
[4]超长直线导轨的加工工艺探索[J]. 刘云民. 山东工业技术. 2018(03)
[5]超精密机床静压气浮导轨表面微结构设计研究[J]. 李天箭,陈宗镁,丁晓红,程凯. 机械工程学报. 2017(03)
[6]直线导轨测量平台的设计与制造[J]. 刘福文,马定,李天骄. 精密制造与自动化. 2015(02)
[7]激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究[J]. 李冬冬,王永强,许增朴,周聪玲. 传感器与微系统. 2015(02)
[8]双列角接触球轴承疲劳寿命分析与研究[J]. 吉博文,景敏卿,刘恒,周国庆. 机械设计与制造. 2014(10)
[9]非接触式滚动直线导轨精度测量装置[J]. 杨炫召,叶飞原,张艳红. 机电工程技术. 2014(07)
[10]半径约束最小二乘圆拟合方法及其误差分析[J]. 刘珂,周富强,张广军. 光电子·激光. 2006(05)
博士论文
[1]大型环筒类锻件锻造中外径和内径测量研究[D]. 付献斌.燕山大学 2014
硕士论文
[1]基于激光的滚珠螺母内滚道检测方法研究[D]. 王瑞.南京理工大学 2018
[2]基于多点激光测量的滑块内滚道检测方法研究及设备研制[D]. 徐小韵.南京理工大学 2018
[3]内外螺旋滚道型面检测方法与装置研究[D]. 荣乾锋.南京理工大学 2017
[4]滚动直线导轨副精度保持性研究及试验分析[D]. 姬中晴.南京理工大学 2016
[5]双面平行度测量方法与评定策略研究[D]. 李晨.哈尔滨工业大学 2015
[6]滚动直线导轨副综合性能试验装置的结构优化及试验研究[D]. 徐丹.南京理工大学 2015
[7]设计流程驱动的数控机床整机方案设计知识推送技术及应用研究[D]. 张舜禹.浙江大学 2015
[8]基于三角测量法的激光位移传感器的研究[D]. 贾琦.长春理工大学 2014
[9]精密滚动直线导轨副综合性能测试台的设计与研究[D]. 周保安.南京理工大学 2014
[10]电永磁吸盘结构设计及应用研究[D]. 陈海超.燕山大学 2013
本文编号：3517656
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚动直线导轨副基本结构
究势在必行，研制满足精度要求的直线导轨型面误差测量装置意义重大。本文正是针对以上行业需求开展导轨型面误差检测技术的理论分析和试验研究。1.2导轨型面误差检测技术研究现状1.2.1导轨型面传统检测方法直线导轨作为滚动直线导轨副的重要组成部分，其加工工艺技术已经发展了很长一段历史。为保证产品的精度，现阶段多采取磨削和手工刮研工艺加工直线导轨型面，国内企业加工的普通直线导轨型面精度可达到0.025-0.03/8000[9]，但是导轨型面的检测方法却没有与时俱进，仍多采用传统的人工检测，即千分表测量法，示意图见图1.2。图1.2千分表测量直线导轨图千分表主要用于测量直线导轨的平行度，其也是导轨型面参数中的一种，表示导轨上表面在导轨长度方向上的变化量。手工测量平行度的基本步骤为：去除测量平台(一般选取精研后的大理石表面作为测量平台)上毛刺、油污等杂质，用螺栓将直线导轨固定在测量平台上，保证直线导轨底基准面与测量平台紧密贴合，螺栓拧紧顺序为由中间向两边递进，保证直线导轨首尾受力均匀。将千分表底座贴合在测量平台上，侧面与直线导轨侧基准面连接，表头微接触直线导轨的顶面，沿直线导轨长度方向多次取测量点，千分表的读数值变化情况即为直线导轨的平行度。导轨型面传统检测方法特别依赖检测人员的技术优势，检测人员的熟练度不同，测量精度容易产生较大区别。同时检测过程繁琐，操作步骤复杂，导致测量效率低下，不适合未来企业的自动化、高效化发展需求[10]。
硕士学位论文导轨型面误差自动检测技术与装置研究31.2.2导轨型面误差检测装置研究现状经过国内高校牵头，滚动功能部件生产企业积极配合，关于滚动直线导轨副运动精度和综合性能的理论研究已经形成一套完善的体系，相应的数控装置也已经投入使用，然而针对导轨型面的理论分析及测量装置的研究资料寥寥无几。在查阅相关文献后，总结的科研成果如下：导轨型面自动检测技术可以分为接触式和非接触式两种。接触式测量技术多采用接触式探头扫描待测物，根据接触式探测头的测量原理，大连德欣新技术工程有限公司[11]研发了一台直线导轨测量平台装置，其整体结构示意图见图1.3。该装置有两种检测情形，如图1.4所示，一种（左图）是导轨底面朝下放置在测量平台上，仅凭自重使底面与测量平台贴合，两个探测头分别检测导轨顶面的数值，一个探测头检测接触导轨侧面，另一种（右图）是导轨凭借自重侧放在测量平台上，两个探测头分别检测导轨底面和侧面。该检测装置通过三个探测头数值的变化可以求解直线导轨的扭曲度和直线度。图1.3直线导轨测量平台结构图图1.4直线导轨检测示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国制造2025》简介与相关情况[J]. 郑国伟. 中国仪器仪表. 2018(10)
[2]直线滚动导轨理论与实验研究现状[J]. 刘耀,惠烨. 机械管理开发. 2018(07)
[3]轴系推力轴承主动减振液压控制装置分析研究[J]. 毕俊康. 机械科学与技术. 2018(09)
[4]超长直线导轨的加工工艺探索[J]. 刘云民. 山东工业技术. 2018(03)
[5]超精密机床静压气浮导轨表面微结构设计研究[J]. 李天箭,陈宗镁,丁晓红,程凯. 机械工程学报. 2017(03)
[6]直线导轨测量平台的设计与制造[J]. 刘福文,马定,李天骄. 精密制造与自动化. 2015(02)
[7]激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究[J]. 李冬冬,王永强,许增朴,周聪玲. 传感器与微系统. 2015(02)
[8]双列角接触球轴承疲劳寿命分析与研究[J]. 吉博文,景敏卿,刘恒,周国庆. 机械设计与制造. 2014(10)
[9]非接触式滚动直线导轨精度测量装置[J]. 杨炫召,叶飞原,张艳红. 机电工程技术. 2014(07)
[10]半径约束最小二乘圆拟合方法及其误差分析[J]. 刘珂,周富强,张广军. 光电子·激光. 2006(05)
博士论文
[1]大型环筒类锻件锻造中外径和内径测量研究[D]. 付献斌.燕山大学 2014
硕士论文
[1]基于激光的滚珠螺母内滚道检测方法研究[D]. 王瑞.南京理工大学 2018
[2]基于多点激光测量的滑块内滚道检测方法研究及设备研制[D]. 徐小韵.南京理工大学 2018
[3]内外螺旋滚道型面检测方法与装置研究[D]. 荣乾锋.南京理工大学 2017
[4]滚动直线导轨副精度保持性研究及试验分析[D]. 姬中晴.南京理工大学 2016
[5]双面平行度测量方法与评定策略研究[D]. 李晨.哈尔滨工业大学 2015
[6]滚动直线导轨副综合性能试验装置的结构优化及试验研究[D]. 徐丹.南京理工大学 2015
[7]设计流程驱动的数控机床整机方案设计知识推送技术及应用研究[D]. 张舜禹.浙江大学 2015
[8]基于三角测量法的激光位移传感器的研究[D]. 贾琦.长春理工大学 2014
[9]精密滚动直线导轨副综合性能测试台的设计与研究[D]. 周保安.南京理工大学 2014
[10]电永磁吸盘结构设计及应用研究[D]. 陈海超.燕山大学 2013
本文编号：3517656
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