CN108195295B - 一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法，该方法利用激光位移传感器多角度测量同一位置与滚道截面上的圆弧上三点的距离，通过三角函数关系推导出滚道截面圆弧圆心位置并计算得到其半径值，并多次测量滚道轴向不同位置的截面半径，取多次测量的平均值为滚道半径值。该发明实现对滚道半径快速精确测量，测量精度取决于所使用的激光位移传感器测量精度，采用高精度激光位移传感器可以实现对滚道半径测量精度误差小于0.1微米。而且利用数控机床本身具有高精度传动的工作台进行检测，测量更准确。

Description

一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法
技术领域
本发明涉及直线导轨测量领域，尤其涉及一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法。
背景技术
目前，直线导轨精度测量大多采用手工测量或接触式传感器进行测量，对试验员素质要求高且测量结果精确性差。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种测量精确的滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法，所述在线测量方法包括以下步骤：
1)将激光位移传感器通过夹具安装在数控机床的床身上，选取激光位移传感器初始测量位置为点O1，其中夹具可带动激光位移传感器的测量头在垂直于滚道轴线的平面内围绕点O1任意角度转动；
2)直线导轨的滚道磨削时，将直线导轨安装在数控机床的工作台上，利用成型砂轮磨削滚道，磨削完后将滚道擦拭干净；
3)利用激光位移传感器并配合数控机床工作台的移动，多次测量并计算出滚道轴向不同位置的截面半径，取滚道轴向不同位置的截面半径平均值为滚道半径值。
所述步骤3)的具体方法如下：
a)利用激光位移传感器测量点O1到滚道圆弧上依序的三个点A1、B1、C1的距离，分别记为l1A、l1B、l1C，其中每次测量间隔角度均为θ，即O1A1与O1B1、O1B1与O1C1所成夹角均为θ；
b)以点O1为坐标系原点，测量中线O1B1与坐标系O1X相重合，数控机床工作台的移动方向与坐标系O1Z相平行，建立三维直角坐标系XYZ，测量点A1、B1、C1的坐标分别为(-l1Acosθ,l1Asinθ,0)、(-l1B,0,0)、(-l1Ccosθ,-l1Csinθ,0)；
c)利用三角函数关系，推导得到滚道圆弧A1B1C1的圆心O′1的坐标(x1,y1,z1)，其中x1、y1、z1的具体取值计算如下：
z1＝0；
将上述计算得到的x1、y1值以及测量得到的l1B代入滚道半径r1的计算式中，即得到第1次测量的滚道半径r1；
d)利用数控机床控制工作台带动直线导轨沿Z轴正方向每次移动距离d以进行多次测量，激光位移传感器测量位置始终保持不变，相对滚道上次测量点沿Z轴方向移动了距离d，取第n次测量激光位移传感器测量点相对位置为点On，n为等于或大于5的整数，点On相对于点O1沿Z轴移动了(n-1)d的距离，重复第1次测量滚道圆弧三个点的方法，得到测量点An、Bn、Cn的坐标分别为(-lnAcosθ,lnAsinθ,-(n-1)d)、(-lnB,0,-(n-1)d)、(-lnCcosθ,-lnCsinθ,-(n-1)d)；
同样利用三角函数关系，推导得到滚道圆弧AnBnCn的圆心O′n的坐标(xn,yn,zn)，其中xn、yn、zn的具体取值计算如下：
zn＝-(n-1)d；
将上述计算得到的xn、yn值以及测量得到的lnB代入滚道半径rn的计算式中，即得到第n次测量的滚道半径rn；
e)根据上述多次测量和计算得到滚道轴向不同位置的截面半径r1，r2，r3，…，rn，然后采用取平均值的方法，则得到滚道半径r：
所述直线导轨通过磁性吸附安装在数控机床的工作台上。
所述成型砂轮磨削滚道完后通过酒精将滚道擦拭干净。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：利用激光位移传感器多角度测量同一位置与滚道截面上的圆弧上三点的距离，通过三角函数关系推导出滚道截面圆弧圆心位置并计算得到其半径值，并多次测量滚道轴向不同位置的截面半径，取多次测量的平均值为实际滚道半径值。该发明实现对滚道半径快速精确测量，测量精度取决于所使用的激光位移传感器测量精度，采用高精度激光位移传感器可以实现对滚道半径测量精度误差小于0.1微米。而且利用数控机床本身具有高精度传动的工作台进行检测，测量更准确。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明在线测量方法的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法，所述在线测量方法包括以下步骤：
1)将激光位移传感器4通过夹具安装在数控机床的床身上，选取激光位移传感器4初始测量位置为点O1，其中夹具带动激光位移传感器4的测量头在垂直于滚道轴线的平面内围绕点O1任意角度转动；
2)直线导轨2的滚道3磨削时，将直线导轨2通过磁性吸附安装在数控机床的工作台1上，利用成型砂轮磨削滚道3，磨削完后通过酒精将滚道3擦拭干净；
3)利用激光位移传感器4并配合数控机床工作台1的移动，多次测量并计算出滚道3轴向不同位置的截面半径，取滚道3轴向不同位置的截面半径平均值为滚道3半径值；该步骤具体方法如下：
a)利用激光位移传感器4测量点O1到滚道3圆弧上依序的三个点A1、B1、C1的距离，分别记为l1A、l1B、l1C，其中每次测量间隔角度均为θ，即O1A1与O1B1、O1B1与O1C1所成夹角均为θ；
b)以点O1为坐标系原点，测量中线O1B1与坐标系O1X相重合，数控机床工作台1的移动方向与坐标系O1Z相平行，建立三维直角坐标系XYZ，测量点A1、B1、C1的坐标分别为(-l1Acosθ,l1Asinθ,0)、(-l1B,0,0)、(-l1Ccosθ,-l1Csinθ,0)；
c)利用三角函数关系，推导得到滚道3圆弧A1B1C1的圆心O′1的坐标(x1,y1,z1)，其中x1、y1、z1的具体取值计算如下：
z1＝0；
将上述计算得到的x1、y1值以及测量得到的l1B代入滚道3半径r1的计算式中，即得到第1次测量的滚道3半径r1；
d)利用数控机床控制工作台1带动直线导轨2沿Z轴正方向每次移动距离d以进行多次测量，激光位移传感器4测量位置始终保持不变，相对滚道3上次测量点沿Z轴方向移动了距离d，取第n次测量激光位移传感器4测量点相对位置为点On，n为等于或大于5的整数，点On相对于点O1沿Z轴移动了(n-1)d的距离，重复第1次测量滚道3圆弧三个点的方法，得到测量点An、Bn、Cn的坐标分别为(-lnAcosθ,lnAsinθ,-(n-1)d)、(-lnB,0,-(n-1)d)、(-lnCcosθ,-lnCsinθ,-(n-1)d)；
同样利用三角函数关系，推导得到滚道3圆弧AnBnCn的圆心O′n的坐标(xn,yn,zn)，其中xn、yn、zn的具体取值计算如下：
zn＝-(n-1)d；
将上述计算得到的xn、yn值以及测量得到的lnB代入滚道3半径rn的计算式中，即得到第n次测量的滚道3半径rn；
e)根据上述多次测量和计算得到滚道3轴向不同位置的截面半径r1，r2，r3，…，rn，然后采用取平均值的方法，则得到滚道3半径r：
上述测量方法既可以应用于滑块滚道和直线导轨滚道磨削加工过程中半径尺寸的在线测量，也可以应用于成品滑块滚道和直线导轨滚道半径的测量。
该发明实现对滚道半径快速精确测量，测量精度取决于所使用的激光位移传感器测量精度，采用高精度激光位移传感器可以实现对滚道半径测量精度误差小于0.1微米。而且本发明利用数控机床本身具有高精度传动的工作台进行检测，测量更准确。

Claims (3)

1.一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法，其特征在于：所述在线测量方法包括以下步骤：
1)将激光位移传感器通过夹具安装在数控机床的床身上，选取激光位移传感器初始测量位置为点O1，其中夹具可带动激光位移传感器的测量头在垂直于滚道轴线的平面内围绕点O1任意角度转动；
2)直线导轨的滚道磨削时，将直线导轨安装在数控机床的工作台上，利用成型砂轮磨削滚道，磨削完后将滚道擦拭干净；
3)利用激光位移传感器并配合数控机床工作台的移动，多次测量并计算出滚道轴向不同位置的截面半径，取滚道轴向不同位置的截面半径平均值为滚道半径值；所述步骤3)的具体方法如下：
a)利用激光位移传感器测量点O1到滚道圆弧上依序的三个点A1、B1、C1的距离，分别记为l1A、l1B、l1C，其中每次测量间隔角度均为θ，即O1A1与O1B1、O1B1与O1C1所成夹角均为θ；
b)以点O1为坐标系原点，测量中线O1B1与坐标系O1X相重合，数控机床工作台的移动方向与坐标系O1Z相平行，建立三维直角坐标系XYZ，测量点A1、B1、C1的坐标分别为(-l1Acosθ,l1Asinθ,0)、(-l1B,0,0)、(-l1Ccosθ,-l1Csinθ,0)；
c)利用三角函数关系，推导得到滚道圆弧A1B1C1的圆心O′1的坐标(x1,y1,z1)，其中x1、y1、z1的具体取值计算如下：
z1＝0；
将上述计算得到的x1、y1值以及测量得到的l1B代入滚道半径r1的计算式中，即得到第1次测量的滚道半径r1；
d)利用数控机床控制工作台带动直线导轨沿Z轴正方向每次移动距离d以进行多次测量，激光位移传感器测量位置始终保持不变，相对滚道上次测量点沿Z轴方向移动了距离d，取第n次测量激光位移传感器测量点相对位置为点On，n为等于或大于5的整数，点On相对于点O1沿Z轴移动了(n-1)d的距离，重复第1次测量滚道圆弧三个点的方法，得到测量点An、Bn、Cn的坐标分别为(-lnAcosθ,lnAsinθ,-(n-1)d)、(-lnB,0,-(n-1)d)、(-lnCcosθ,-lnCsinθ,-(n-1)d)；
同样利用三角函数关系，推导得到滚道圆弧AnBnCn的圆心O′n的坐标(xn,yn,zn)，其中xn、yn、zn的具体取值计算如下：
zn＝-(n-1)d；
将上述计算得到的xn、yn值以及测量得到的lnB代入滚道半径rn的计算式中，即得到第n次测量的滚道半径rn；
e)根据上述多次测量和计算得到滚道轴向不同位置的截面半径r1，r2，r3，…，rn，然后采用取平均值的方法，则得到滚道半径r：
2.根据权利要求1所述的一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法，其特征在于：所述直线导轨通过磁性吸附安装在数控机床的工作台上。
3.根据权利要求1所述的一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法，其特征在于：所述成型砂轮磨削滚道完后通过酒精将滚道擦拭干净。
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