理学基于滚珠丝杠的测量系统的设计与实现.docx

摘要
滚珠丝杠是将角位移转化为线位移，或将线位移转化为角位移的理想产品，可以使传动和定位在同一零件上得到实现。另外，滚珠丝杠不但能够作为定位，传动零件，还可以起到定位的作用。由于使用滚珠作为其传递运动的媒介，使得滑动运动变为滚动运动，从而大大的减少了摩擦作用，提高的传动的效率。滚珠丝杠有效率高、精度高、微给进、使用寿命长等特点，因此，它成为了工具机械和精密机械上最常使用的传动元件。
在现代数控机床中，滚珠丝杠起了极其重要的作用。它作为数控机床运动系统中的传动，定位部件，其精度的高低往往直接决定着数控机床的加工精度。由于制造工艺和制造手段的限制，滚珠丝杠制造精度的提高已经变得十分困难，所以，高精度的滚珠丝杠检测手段就成为了补偿数控机床加工误差，提高机床加工精度的重要方式。另外，出于满足滚珠丝杠制造商对其出厂产品质量检验的需要，设计一种高性能的丝杠检验设备也是十分必要的。我国对滚珠丝杠的检测长期使用静态法，效率低下，且容易人为的引入误差。而现今国内使用的动态丝杠测量仪多采用单频、双频激光作为长度基准，圆光栅作为角度基准，共同作用来测量滚珠丝杠的行程误差。但其缺点是成本较高，只能对滚珠丝杠的一条母线进行测量，而不能对丝杠径向上的多条母线进行综合的评定。
本文以滚珠丝杠螺纹牙型曲线拟合为基本思想，将采用一种新的方式对丝杠的螺距误差进行测量，在实现径向多母线测量目的的基础上，尽量减少设备的制造成本。
关键词：滚珠丝杠；光栅位移传感器；多母线测量数控ABSTRACT
Ballscrewshaftisaidealproducttoturnangledisplacementtolinedisplacement,orlinedisplacementtoangle.Itcanimplementbothdrivingandlocatingatthesametime.Besidesdrivingandlocating,itcanbeameasuringpiece.
Becauseoftheuseofballasthemedia,itreducesthefunctionoffrictionsignificantly,andimprovestheefficiency.Ballscrewshafthasthevirtueofhighefficiencyandprecision,micro-diving,longlife-spanetc,thereforeitbecomesthemostpopulardrivingpieceintool-machineandprecision-machine.
InmodernNCmachinetool,ballscrewshaftplaysaveryimportantrole.AsthedrivingandlocatingpieceofthemobilesysteminNCmachinetool,thepricisonofballscrewshaftalwaysaffectstheprecisionofmachinetool.Becauseofthelimitofmanufacturingprocessandmethod,itisverydifficulttoimprovetheprecisionoftheballscrewshaft.ThemeasurementofballscrewshaftwithhighprecisionistheimportantapproachtooptimizetheparameterofmanufactureandimprovetheprecisionofNCmachinetool.
InChina,staticmeasurementhasbeenwidelyusedforalongtime,whichislowefficientandcanbringman-madeerror.Recently,thedynamicmeasurementsystemusedinChinausuallyadoptsthedoublefrequencyinterferometersaslengthbenchmarkandroundrasterasanglebenchmark.Thedefectofthesystemisthat,itcanmeasureonlyonegeneratrixoftheballscrewshaft.Itcan’tsyntheticallyanalyesthemultiplegeneratrixesofballscrewshaft.Inthispaperwewilluseanewmethodtomeasurethepitcherrorofballscrewshaft.
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