5米測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)方案.doc

5米滾珠絲杠動(dòng)態(tài)檢查儀設(shè)計(jì)方案BT-50型五米滾珠絲杠導(dǎo)程誤差動(dòng)態(tài)檢查儀設(shè) 計(jì) 方 案（草稿）濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司山東大學(xué)2004-8-30BT-50型五米滾珠絲杠導(dǎo)程誤差動(dòng)態(tài)檢查儀一、儀器性能特點(diǎn)：儀器床身采用花崗巖石；測(cè)量拖板采用滑動(dòng)導(dǎo)軌（三角型和平面相組合）；具有可調(diào)心裝置。測(cè)量時(shí)工件由兩端中心孔定位安裝在主軸和彈性尾架之間，由撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)安裝在拖板上的紅寶石測(cè)頭帶動(dòng)拖板移動(dòng)。儀器采用國(guó)外進(jìn)口精密直線光柵尺作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)；精密圓光柵作為絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)的角度基準(zhǔn)。在工件長(zhǎng)度方向上設(shè)置三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，通過(guò)溫度測(cè)量?jī)x自動(dòng)獲取各點(diǎn)溫度來(lái)對(duì)工件的熱變形影響進(jìn)行補(bǔ)償。另外，在測(cè)量前通過(guò)安裝調(diào)整，可以將工件在安裝時(shí)的平行度誤差（主要是水平方向）輸入到微機(jī)系統(tǒng)（也可以自動(dòng)獲?。缓笸ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)的軟件把這部分由于安裝造成的阿貝誤差進(jìn)行補(bǔ)償。測(cè)量系統(tǒng)采用上、下位機(jī)的測(cè)量方案：下位機(jī)由單片微機(jī)控制，主要完成絲杠導(dǎo)程誤差的數(shù)據(jù)測(cè)量；上位機(jī)由通用PC微機(jī)實(shí)現(xiàn)，處理軟件基于WINDOWS操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要用于測(cè)量條件設(shè)定、各項(xiàng)誤差計(jì)算以及測(cè)量曲線顯示、打印以及檢測(cè)報(bào)告的存盤和輸出。在測(cè)量過(guò)程中，可在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示誤差曲線，測(cè)量結(jié)束后由計(jì)算機(jī)按GB/T 17587.3-1998(eqv ISO 3408-3:1992)對(duì)各項(xiàng)誤差的定義進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成符合標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)報(bào)告，存盤或打印輸出。二、儀器主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量范圍絲杠長(zhǎng)度5000 mm絲杠直徑 20 200mm測(cè)量精度L1500mmP2級(jí)L2500mmP3級(jí)L3500mmP4級(jí)3500L5000mmP5級(jí)檢測(cè)項(xiàng)目實(shí)際行程偏差 ea，行程變動(dòng)量 Vua 、V300a 、V2a主軸轉(zhuǎn)速3 30 轉(zhuǎn)分，無(wú)極調(diào)速，可正反轉(zhuǎn)。三、儀器總體設(shè)計(jì)方案儀器總體組成如圖一所示，主要由以下幾個(gè)部分組成：光 柵 尺圓光柵單片微機(jī)誤差測(cè)量電路USB RS232系統(tǒng)微機(jī)實(shí)時(shí)顯示誤差曲線打印機(jī)電器控制箱 操作面板限位限位溫度傳感器溫度傳感器溫度傳感器多路智能溫度測(cè)量?jī)x圖一、儀器總體設(shè)計(jì)示意圖1 主軸傳動(dòng)與支承部分主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)由直流調(diào)速電機(jī)經(jīng)三角皮帶減速帶動(dòng)，減速比為1：4或1：5。工作時(shí)主軸的調(diào)速范圍在330轉(zhuǎn)/分之間;通過(guò)改變直流電源的極性實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。主軸由前后軸承支承定位，前軸承承受軸向力，圓光柵直接安裝在主軸上，主軸徑向跳動(dòng)應(yīng)小于0.003mm以保證光柵的測(cè)量精度。2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與調(diào)整導(dǎo)軌采用三角形和平面滑動(dòng)導(dǎo)軌相組合的方式，前面為三角形，后面為平導(dǎo)軌。如圖二所示： S W L為保證拖板的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，要盡量使前、后導(dǎo)軌的摩擦力相等。這樣拖板的重量W的中心距前導(dǎo)軌的距離S應(yīng)該滿足下式：S=L/(1+arcsin(/2)式中L為前后導(dǎo)軌之間的距離，為三角形導(dǎo)軌的角度。當(dāng)為900時(shí)，S0.414L制造安裝時(shí),要精密刮研兩導(dǎo)軌面,保證導(dǎo)軌直線度誤差滿足:0.005mm/1000mm 和0.01mm/全長(zhǎng)。3 傳感器的安裝與聯(lián)接圓光柵角度編碼器選用德國(guó)海登漢增量式編碼器，型號(hào)為RON786，刻線為18000線，內(nèi)孔直徑為60毫米，直接套裝在主軸上，軸徑的跳動(dòng)小于0.003mm。輸出信號(hào)形式為正弦信號(hào)，帶IBV610電子細(xì)分裝置，細(xì)分倍數(shù)5，10可調(diào)，細(xì)分裝置輸出標(biāo)準(zhǔn)TTL方波。圓光柵的靜止部分和箱體相聯(lián),儀器在工作中應(yīng)該盡量減小機(jī)體的震動(dòng)。直線光柵尺采用多段外殼組裝的形式，標(biāo)準(zhǔn)尺為整體的。型號(hào)為L(zhǎng)B382，外殼長(zhǎng)度為5200毫米,由多段組裝而成。輸出信號(hào)形式為正弦信號(hào)，帶IBV660B電子細(xì)分裝置，細(xì)分倍數(shù)從25400可調(diào)，細(xì)分裝置輸出標(biāo)準(zhǔn)TTL方波。選用帶安裝調(diào)整板的形式，首先將安裝板固定在床身的前側(cè)面，然后通過(guò)調(diào)整墊片使安裝板的安裝基面在全長(zhǎng)上和導(dǎo)軌平行度在0.01 mm以內(nèi)，最后將光柵尺固定在安裝基板上靜止不動(dòng)。光柵讀數(shù)頭在尺的下方，聯(lián)接板由兩部分組成，材料均為重量較輕的鋁合金。下聯(lián)接板和光柵讀數(shù)頭剛性相聯(lián)，上聯(lián)接板和運(yùn)動(dòng)托板為浮動(dòng)柔性聯(lián)接，兩側(cè)面為5的鋼球。兩塊聯(lián)接板由中間的旋轉(zhuǎn)螺釘聯(lián)接在一起，當(dāng)松開(kāi)該螺釘后，將上聯(lián)接板抬起，則可以脫開(kāi)讀數(shù)頭。4 數(shù)據(jù)采集與微機(jī)處理上微機(jī)為普通PC機(jī)，通過(guò)USB接口和單片微機(jī)進(jìn)行通訊，讀取測(cè)量誤差數(shù)據(jù)。通過(guò)RS232口讀取有關(guān)溫度測(cè)量值，安裝偏心值可以通過(guò)微機(jī)鍵盤輸入，也可以通過(guò)數(shù)字式位移傳感器自動(dòng)輸入。數(shù)據(jù)處理部分基本在現(xiàn)有檢測(cè)儀的處理軟件基礎(chǔ)上完善、改進(jìn)。主要功能包括以下幾部分：測(cè)量參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)預(yù)處理、各向誤差計(jì)算、溫度及安裝誤差修正、打印報(bào)告形成、文件存盤與輸出等。四、儀器制作費(fèi)用預(yù)算總預(yù)算費(fèi)用概算見(jiàn)下表：內(nèi)容序號(hào)名稱詳細(xì)組成及性能參數(shù)備注（要求及生產(chǎn)廠家）預(yù)算（萬(wàn)元）15米花崗巖床身規(guī)格基本為：5500（長(zhǎng)）800（高）500（寬）由濟(jì)南東風(fēng)儀器廠或青島前哨儀器設(shè)備廠制作5.02機(jī)械部分制作及裝配調(diào)試主要包括:主軸箱、主軸及支承、導(dǎo)軌、拖板、調(diào)整支架、尾架等。軸承應(yīng)選用進(jìn)口高精度的。重點(diǎn)是主軸及導(dǎo)軌的制作及裝配，可請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的單位協(xié)作6.03 傳感器部分主要包括：圓光柵、5米直線光柵尺、電氣細(xì)分盒、溫度儀表及傳感器等RON786圓光柵及LB382直線光柵尺均選用德國(guó)海登漢產(chǎn)品8.04儀器標(biāo)準(zhǔn)配置部分主要包括：微機(jī)、打印機(jī)、穩(wěn)壓電源等微機(jī)雙USB 接口和通用RS232口1.05電氣部分硬件主要包括：直流調(diào)速電機(jī)及其調(diào)速控制器、控制箱及操作面板、單片微機(jī)測(cè)量電路及外圍限位開(kāi)關(guān)等電機(jī)調(diào)速電路及數(shù)據(jù)處理電路等須統(tǒng)一設(shè)計(jì)布置，盡量減少干擾，增強(qiáng)可靠性。2.06儀器設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)費(fèi)主要包括：儀器總體設(shè)計(jì)，誤差數(shù)據(jù)的測(cè)量處理電路、軟件開(kāi)發(fā)及調(diào)試、儀器調(diào)試及終身維修等。6.07合計(jì)考慮儀器在