三維測(cè)頭數(shù)據(jù)采集模板設(shè)計(jì)2

1、3 CNC 齒輪測(cè)量中心 Z 軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)CCZ40/型齒輪測(cè)量中心機(jī)械本體由底座、大理石平臺(tái)、直線導(dǎo)軌、滑架、 主軸測(cè)微儀及上頂尖柱等部分組成 . 它地工作臺(tái)采用大理石工作臺(tái) , 大理石平臺(tái) 安裝在底座上,T軸、Z軸、R軸分布于工作臺(tái)之上.切向T、軸向Z和徑向R導(dǎo) 軌自下而上布局 , 將對(duì)測(cè)量精度影響最大地切向?qū)к壏旁谧畹讓?, 有利于保證機(jī) 械精度.通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸（R向、T向、Z向）和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸（9 ）在各自地伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)根據(jù)被測(cè)工件地參數(shù)，使三個(gè)直線運(yùn) 動(dòng)軸上地測(cè)微儀相對(duì)隨旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)地工件產(chǎn)生所需要地測(cè)量運(yùn)動(dòng) . 在整個(gè) 測(cè)量過(guò)程中 , 計(jì)算機(jī)采集存

2、貯測(cè)微儀地偏移量和同一時(shí)刻各運(yùn)動(dòng)軸實(shí)際坐標(biāo)值 , 經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理 , 與被測(cè)項(xiàng)目地理論值比較 , 得出測(cè)量結(jié)果 . 整個(gè)測(cè)量過(guò)程由計(jì)算 機(jī)自動(dòng)完成 . 導(dǎo)軌采用了封閉式密珠結(jié)構(gòu) , 消除了換向時(shí)滑臺(tái)地扭擺 . 徑向傳動(dòng) 采用了密珠導(dǎo)軌加測(cè)桿移動(dòng)鎖緊結(jié)構(gòu) , 既滿足了基圓長(zhǎng)度變化地要求 , 又不需要 傳統(tǒng)導(dǎo)軌地力度 , 提高了定位和測(cè)量精度 . 傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副 . 滾珠絲杠 副傳動(dòng)系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) , 相對(duì)于采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠地進(jìn)給 方案 , 交流伺服電機(jī)有著其獨(dú)到地優(yōu)點(diǎn)：1）閉環(huán)控制 . 驅(qū)動(dòng)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)位置 , 能有效保證系統(tǒng)地安全 , 不存在象 步進(jìn)電機(jī)地丟步問(wèn)題；2

3、）無(wú)震動(dòng).震動(dòng)是步進(jìn)電機(jī)地固有缺陷 ,無(wú)法克服；而伺服電機(jī)不存在震動(dòng) 地問(wèn)題；3）發(fā)熱量小 , 效率高 . 步進(jìn)電機(jī)無(wú)論有無(wú)負(fù)載 , 均按照設(shè)定電流運(yùn)行 , 而伺服 電機(jī)根據(jù)負(fù)載大小 , 實(shí)時(shí)調(diào)整電流大小 . 所以, 步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱量大 , 而伺服電機(jī)發(fā) 熱量比較?。?）轉(zhuǎn)速范圍大.步進(jìn)電機(jī)一般工作在 1000RPM以下，而伺服電機(jī)可以達(dá)到 10000RPM；3.2 CNC 齒輪測(cè)量中心 Z 軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案地確定Z軸是測(cè)量中心T軸之上地一個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，它地運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)其上R軸運(yùn)動(dòng).總體方案如圖3.1所示.圖3.1 Z軸布局圖1.配重2.支柱3.Z軸導(dǎo)軌4.R軸底板配重地計(jì)算為了保證Z軸在測(cè)量地過(guò)程

4、中平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，須給Z軸加配重,配重和Z軸部分 地相對(duì)位置如圖 3.7所示.根據(jù)力地平衡公式 G二G2,（式中G為配重地重 力，G2為Z軸部分地重力）,可知,即g二叫.本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中.Z軸地重量為絲杠 副中螺母地重量、Z軸基板地重量和基板上 R軸地重量.相對(duì)于R軸和Z軸基板 地重量，絲杠副中螺母地重量可忽略.有45剛制作地Z軸底板地尺寸為：L=420 mm ,H = 40 mm ,D = 370 mm , 鐵=7.85 g/cm3 .,知 m2 = V =鐵=48.7956 kg .估算用45鋼制作地R軸重量也為48.7956 kg ,故配重地質(zhì) 量約為 97.5922 kg .圖3.7 Z軸與配重

5、布局傳動(dòng)系統(tǒng)地選定及計(jì)算在數(shù)控機(jī)床地進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，經(jīng)常采用滾珠絲杠作為傳動(dòng)元件，其作用 是將伺服電機(jī)地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)執(zhí)行件(刀架或工作臺(tái))地直線運(yùn)動(dòng)，以較 小地轉(zhuǎn)矩可以獲得較大地推力.螺旋傳動(dòng)中最常見(jiàn)地是滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，但是，由 于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)地接觸面間存在著較大地摩擦阻力，故其傳動(dòng)效率低，磨損快,精度不高,使用壽命短，故不能適用于高速度，高效率尤其是高精度地 CNC齒輪 測(cè)量中心.由于滾珠絲杠副具有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高(92%98%)地優(yōu)點(diǎn)，因 此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，尤其是在將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)地各 種機(jī)構(gòu)中.所以在本設(shè)計(jì)中選用滾珠絲杠運(yùn)動(dòng).a. 滾珠絲杠地安裝方法滾珠絲

6、杠副地支承方式根據(jù)滾珠絲杠副地工作情況及軸向固定方式，絲杠支承常以止推軸承和向心球軸承組合,其支承方式有以 下幾種：(1) 雙推一自由式 如圖3.2( a )所示,在一端裝止推軸承,另一端懸空. 因其一端是自由狀態(tài)，故承載能力小，軸向剛度低，因此這種安裝方式只適用于 短絲杠,多用于輕載、低速垂直安裝傳動(dòng)系統(tǒng)，如數(shù)控機(jī)床地調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺(tái) 式數(shù)控銑床地垂直進(jìn)給方向.圖3.2 (a)滾珠絲杠地支撐方式(2) 雙推一簡(jiǎn)支式如圖4.2( b )所示,一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承,軸向剛度不太高.使用時(shí)注意減少絲杠熱變形地影響，安裝時(shí)應(yīng)注意使熱 源和絲杠工作時(shí)地常用段遠(yuǎn)離裝止推軸承地一端，以避免推

7、力軸承因絲杠熱伸 長(zhǎng)而產(chǎn)生間隙.雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、精 度較高地長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng).圖 3.2 (b)(3) 單推一單推式如圖3.2( c )所示,止推軸承分別裝在滾珠絲杠地兩端并施加預(yù)緊.可以提高滾珠絲杠地軸向剛度；預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，因此 絲杠工作時(shí)只承受拉力.但這種安裝方式對(duì)絲杠地?zé)嶙冃屋^為敏感，同時(shí)軸承壽 命比雙推一雙推式低.圖 3.2(C)(4) 雙推一雙推式如圖3.2( d )所示,兩端裝止推軸承及向心球軸承地組合,為使絲杠具有最大地剛度，它地兩端可用雙重支承，即止推軸承和向心球 軸承,并施加預(yù)緊力.該方式適合于高剛度、高速度、高精度地精密絲杠

8、傳動(dòng)系 統(tǒng).但這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠地?zé)嶙冃无D(zhuǎn)化為止推軸承地預(yù)緊力，因此設(shè)計(jì)時(shí)要 求提高止推軸承地承載能力和支架剛度.圖 3.2 (d)根據(jù)以上各種支撐方式地特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用第二種，雙推一一簡(jiǎn)支式.此方法必須注意止推軸承要遠(yuǎn)離熱源及絲杠常用端，其目地是為了減少絲杠熱變形地影響.b. 滾珠絲杠地主要參數(shù)(1) 導(dǎo)程Ph根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)要求，負(fù)載大小和傳動(dòng)效率等因素綜合考慮確 定.一般選擇時(shí)，先按機(jī)床傳動(dòng)要求確定，其公式為：Ph>vmax / nmax (10)式中：vmax機(jī)床工作臺(tái)最快進(jìn)給速度，mm/min ; nmax 驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速,r / min .在滿足控制系統(tǒng)分辨率要求地前提下，P

9、h應(yīng)取較大地?cái)?shù)值，因?yàn)樗酱?承載能力也大.本設(shè)計(jì)中滾珠絲杠地基本導(dǎo)程(螺距)按承載能力選擇3 mm.(2) 滾珠絲杠地公稱直徑do公稱直徑即是滾珠絲杠地名義直徑，它越大 承載能力和剛度越大，而螺紋長(zhǎng)度Is在允許地情況下要盡量短，一般取 Is/do : 30為好.在此選擇R軸滾珠絲杠地傳動(dòng)距離是 300mm,取螺紋長(zhǎng)度是 350 mm,那么公稱直徑選 10 mm.本設(shè)計(jì)中選取地滾珠絲杠副地主要參數(shù)如表3.1所示.表3.1滾珠絲杠副地主要參數(shù)滾珠絲杠系 列代號(hào)滾珠絲杠直徑d0/公稱 導(dǎo)程Ph0/mm滾珠 絲杠 外徑 d / mm螺旋角B循環(huán)圈 數(shù)額定載荷/N接觸剛度列數(shù)x 圈數(shù)動(dòng)載c靜載CaON

10、mm，DGC-WCM102.5-2.501039.83如1 x2.5120021001093（3）滾珠絲杠地精度等級(jí)精度等級(jí)影響定位精度，承載能力和接觸剛度， 因此它是滾珠絲杠副地重要質(zhì)量指標(biāo),1級(jí)精度最高，其余依次降低，因?yàn)镃NC齒 輪測(cè)量中心對(duì)精度地要求較高，在此選擇2級(jí).（4）螺母選擇 由于數(shù)控機(jī)床對(duì)滾珠絲杠副地剛度有較高要求，故選擇螺母 時(shí)要注重其剛度地保證.推薦按高剛度要求選擇預(yù)載地螺母型式.其中插管式外 循環(huán)地端法蘭雙螺母應(yīng)用最為廣泛.它適用重載荷傳動(dòng)、高速驅(qū)動(dòng)及精密定位系 統(tǒng).并在大導(dǎo)程、小導(dǎo)程和多頭螺紋中具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，且較為經(jīng)濟(jì).（5） 預(yù)緊方式地選擇由于制造和裝配地誤差，滾珠

11、絲杠總是存在間隙地， 同時(shí),滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸部位會(huì)產(chǎn)生彈性變形 . 所以,當(dāng)滾珠絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生空程誤差，從而降低了滾珠絲杠副地軸 向剛度,影響滾珠絲杠地傳動(dòng)精度.通常采用施加預(yù)緊力地方法提高滾珠絲杠地 軸向剛度和傳動(dòng)精度.按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作性能不同，常用地預(yù)緊方式可分為雙螺母螺紋式、雙螺母 墊片式、雙螺母齒差式和單螺母變位自預(yù)緊式四種.1）雙螺母螺紋式結(jié)構(gòu)可精密微調(diào)、預(yù)緊可靠.但預(yù)緊須用戶自調(diào)且螺母軸 向尺寸長(zhǎng).2）雙螺母墊片式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，預(yù)緊可靠，調(diào)整方便且不易松弛.是使 用最普遍地一種方式.3）雙螺母齒差式結(jié)構(gòu)緊湊，可精密調(diào)整.但是制造復(fù)雜，成本高

12、，與主機(jī)裝 配后調(diào)整不方便.4）單螺母變位自預(yù)緊式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊避免了雙螺母形位誤差對(duì)預(yù)緊力矩地影響.這種結(jié)構(gòu)適用于對(duì)預(yù)緊力要求布告地中等載荷，有勿需經(jīng)常調(diào)整地最佳選擇.但是其制造困難，使用時(shí)不易調(diào)整.由以上選出雙螺母墊片式結(jié)構(gòu)圖如圖 3.4所示.圖3.4墊片調(diào)整式示意圖1.螺母2. 墊片3. 螺母調(diào)整方法是改變墊片地厚度尺寸，使雙螺母重新獲得所需地預(yù)緊力(6) 滾珠絲杠地剛度計(jì)算滾珠絲杠副和支撐絲杠地軸承在內(nèi)地傳動(dòng)系統(tǒng)地綜合拉壓剛度稱為滾珠絲杠副地傳動(dòng)剛度主要有絲杠地拉壓剛度KC ,還有絲杠與螺母之間地接觸剛度Kn .由于絲杠地扭轉(zhuǎn)剛度一般為這兩部分之和地0.05以下,所以通常情況下忽略

13、不計(jì).1)拉壓剛度計(jì)算圖3.5是一端固定，一端簡(jiǎn)支絲杠安裝方式地力學(xué)模型圖2 2di E 二di E1Kc-441n其絲杠拉壓剛度為Kc2-：d1 E4L= 527.7398(N/ 卩 m)當(dāng)工作臺(tái)移到行程行最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，剛度最低為當(dāng)工作臺(tái)位于兩端推力支撐地正中間時(shí)剛度最低為Kc二 djEL= 2110.9592(N/ ii m)2) 載能力計(jì)算 計(jì)算作用于絲杠軸向最大載荷 Q.Q = ' L fH fw PMAX( N)式中L 滾珠絲杠壽命系數(shù)(單位是 1X 106轉(zhuǎn))L=60NT/1Cf=675 fW載荷系數(shù)為1.2 ;f H 硬度系數(shù)為1.0Q=3.51 X 105 ( N3) 穩(wěn)定

14、性核算：R 二 fk二2EI/(K|2) Rax式中P k實(shí)際承受載荷地能力為3000;f k壓桿穩(wěn)定地支撐系數(shù),一端固定，一端簡(jiǎn)支式地為2；E 鋼地彈性模量；I 絲杠螺紋底徑地截面慣性距(匸n dl 4/32=1.03 X 10-4 )；K 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù),取3.經(jīng)計(jì)算得Pk=4753.2>3000.因?yàn)镻“ 巳歡時(shí)，會(huì)使絲杠失去穩(wěn)定性易發(fā)生翹 曲.所以這個(gè)絲杠不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象電機(jī)地選定及計(jì)算與步進(jìn)電機(jī)相比，交流伺服電機(jī)有著其獨(dú)到地優(yōu)點(diǎn)：1)閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)器實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)位置，能有效保證系統(tǒng)地安全，不存在象步進(jìn)電機(jī)地丟步問(wèn)題；2)無(wú) 震動(dòng).震動(dòng)是步進(jìn)電機(jī)地固有缺陷，無(wú)法克服；而伺服電機(jī)

15、不存在震動(dòng)地問(wèn)題；3) 發(fā)熱量小,效率高.步進(jìn)電機(jī)無(wú)論有無(wú)負(fù)載，均按照設(shè)定電流運(yùn)行，而伺服電機(jī)根 據(jù)負(fù)載大小，實(shí)時(shí)調(diào)整電流大小所以,步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱量大，而伺服電機(jī)發(fā)熱量比 較??；4)轉(zhuǎn)速范圍大.步進(jìn)電機(jī)一般工作在1000RPM以下，而伺服電機(jī)可以達(dá)到 10000RPM故選擇交流伺服電機(jī)作為軸地驅(qū)動(dòng).選擇伺服電機(jī)時(shí)，主要考慮轉(zhuǎn)矩和慣量?jī)蓚€(gè)方面地問(wèn)題 一是其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩和 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足要求，二是折合到電機(jī)軸上地負(fù)載總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最好小于或等于 電機(jī)地轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.a.選擇伺服電機(jī)類型 根據(jù)本課題任務(wù)要求，工作臺(tái)最高運(yùn)行速度為 20mm/s,脈 沖當(dāng)量0.0008mm/p,根據(jù)工作臺(tái)所需要地最高運(yùn)行速度 Vma

16、x(m/min),可以選定電機(jī)地最咼運(yùn)行頻率max50Vmax-3-l式中fmax 最高運(yùn)行頻率(脈沖/秒)；Vmax 工作臺(tái)所需地最高速度(m/min)；L脈沖當(dāng)量(毫米/脈沖).據(jù)系統(tǒng)地精度要求,選定電機(jī)型號(hào)是ED係列地EMS-04AH-Z01型交流伺服 電機(jī),其技術(shù)數(shù)據(jù)為：額定功率400w,額定轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)速3000RPM ,額定電流2.497A, 慣量 0.261 10，kg m2 .b.選擇導(dǎo)軌類型、確定阻尼比 伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中摩擦阻力地大小主要決定于導(dǎo)軌類型本系統(tǒng)采用BG系列直線導(dǎo)軌，它以其高精度、低摩擦、低噪音、 低磨損與模塊化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)等顯著特點(diǎn)應(yīng)用于各種精密儀器其

17、等價(jià) 阻尼比為0.020.05.c. 確定系統(tǒng)增益k和要求機(jī)械傳動(dòng)鏈地固有頻率Wn根據(jù)控制精度及系 統(tǒng)穩(wěn)定性地要求一般取計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上地轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JGM滾珠絲杠地轉(zhuǎn)動(dòng)慣量k =850/s.由系統(tǒng)增益k和導(dǎo)軌地阻尼比',初步確定滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求,所需地機(jī)械傳動(dòng)鏈固有頻率 Wn,應(yīng)有Wn 上2：d. 設(shè)計(jì)伺服電機(jī)傳動(dòng)方案，并校驗(yàn).(1) 選擇機(jī)械傳動(dòng)方案 電機(jī)軸與絲杠直接連接，帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng).(2) 初選絲杠直徑 所選滾珠絲杠副為DGC-WCM1002.5-2.5其絲杠直徑為10mm.(3) 計(jì)算總傳動(dòng)比 閉環(huán)伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，總傳動(dòng)比i按下試計(jì)算nmax si(傳動(dòng)

18、鏈末端為螺旋傳動(dòng)副)Vmax式中nmax伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Vmax工作臺(tái)最大移動(dòng)速度，單位mm/min;s螺距,單位mm:nmax=3000r/min ； vmax=1200mm/min； s=3mm. 所以總傳動(dòng)比i = 3000 3 =7.51200(4) 計(jì)算折算到電機(jī)上地轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jgm ,并要求滿足慣量匹配關(guān)系；絲杠地轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=md2/8=4 0.12/8=0.005kg m2絲杠折算到電機(jī)上地轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JJ'i2 ( kg m2)=0.005/7.5 2=8.9 10kg m2 絲杠傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上地總傳動(dòng)慣量是Jgm = Js+ J1

19、=1.39104 (kg.m 2)(5) 計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)地綜合拉壓剛度，計(jì)算固有頻率wn,并校驗(yàn)其是否滿足 系統(tǒng)對(duì)固有頻率地要求.1) 系統(tǒng)地綜合拉壓剛度為：二 1111K min 2 K B K BR Kcmin K N K NRKb -推力軸承未預(yù)緊時(shí)地軸向剛度;Kbr 軸承支座剛度；Knr 螺母支座剛度；Kn 滾珠絲杠副地軸向接觸剛度；Kemin 絲杠最低拉壓剛度;忽略該系統(tǒng)支承剛度Kbr、Knr,.2 2 1KN =2159.5F3( N/4m)=1.02* 109 N/m. db式中R螺紋滾道半徑，單位mm;d b、£滾珠直徑、半徑,單位mm;i滾珠螺母上地有效工作圈數(shù)；F軸

20、向載荷，單位N.Kb=4.17* 3dz2F =1.96* 1。8 N/m.式中F軸向載荷,單位N; Z滾動(dòng)體數(shù)；minKCmin12*1.96*10二普 mF09 N/m.1+2.2*101+1.02*10=4.03*10 N/m.故 Kmin =2.41* 108 N/m2) 系統(tǒng)固有頻率Wn>= 一50 =1250 rad/s2 2*0.02故所選地EMS-04AH-Z01鏗交流伺服電機(jī)可以滿足傳動(dòng)系統(tǒng)地需要導(dǎo)軌地選定導(dǎo)軌是精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)中用來(lái)保證各運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)精度地一個(gè)重要部件.它有滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，還有滑動(dòng)導(dǎo)軌.對(duì)于CNC齒輪測(cè)量中心來(lái)說(shuō)，它地精度要求很 高,而導(dǎo)軌誤差是系統(tǒng)總誤差地

21、主要部分 .因此,提高系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件地運(yùn)動(dòng)精 度，一般提高導(dǎo)軌地制造精度.滾動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比：它地潤(rùn)滑方便；定位精度高；運(yùn)動(dòng)靈敏度 高；牽引力小，移動(dòng)靈活；磨損小，精度保持性好.由上述,本設(shè)計(jì)選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌里摩擦系數(shù)很小精度高地直線導(dǎo)軌.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、反向器、保持架、密封端蓋、及擋板等組成.如圖3.6所示.當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球就沿著導(dǎo)軌上地經(jīng)過(guò)淬硬和精 密磨削加工而成地四條滾道滾動(dòng)，在滑塊端部鋼球又通過(guò)反向器裝置進(jìn)去反向 器后孔在進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng).反向器兩端裝有防塵密封端蓋 可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊.2561圖3.6直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖1

22、保持架2鋼球3.導(dǎo)軌4.側(cè)密封墊5.密封端蓋6.反向器7.滑塊8.油杯 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)劁撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間地滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，大大降低二者之間地運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲得：1) .動(dòng)、靜摩擦力之差很小，隨動(dòng)性極好，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng)作滯后地時(shí) 間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)地響應(yīng)速度和靈敏度.2) .驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械地十分之一.與V型十字交叉 滾子導(dǎo)軌相比，摩擦阻力可下降約40倍.3) .適應(yīng)高速直線運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約10倍.4) .能實(shí)現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度.5) .能實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)地運(yùn)動(dòng)剛度.6) .成對(duì)使用

23、導(dǎo)軌副時(shí)，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件(導(dǎo)軌安 裝面)地加工精度要求，降低基礎(chǔ)件地機(jī)械制造成本與難度.7) .導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值地圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛 度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高，滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低.8) .導(dǎo)軌采用表面硬化處理,使導(dǎo)軌具有良好地可校性；心部保持良好地機(jī)械性能.9) .簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)地設(shè)計(jì)和制造.基于以上優(yōu)點(diǎn),本系統(tǒng)選用了 BG系列S-F型H20FN滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副.3.3 Z軸機(jī)械結(jié)構(gòu)圖在配重塊地作用下，交流伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠連接，并且?guī)?dòng)絲杠來(lái) 旋轉(zhuǎn),與絲杠地螺母相連地R軸基板隨著絲杠地旋轉(zhuǎn)而上下移動(dòng)，通過(guò)R軸基板 下面地

24、光柵尺來(lái)度量軸向地位移.Z軸結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)附錄3.本文針對(duì)在CNC齒輪測(cè)量中心上使用三維模擬測(cè)頭而設(shè)計(jì)了相應(yīng)地?cái)?shù)據(jù) 采集通道 .本文從任務(wù)書地技術(shù)指標(biāo)（測(cè)頭量程土 1 mm,分辨率O.lum,輸出電壓土 5v） 入手，經(jīng)過(guò)分析和計(jì)算得知應(yīng)選擇16位地AD轉(zhuǎn)換器來(lái)完成轉(zhuǎn)換任務(wù).依據(jù)具體 方案將整個(gè)數(shù)據(jù)采集電路化整為零 , 分別從 A/D 轉(zhuǎn)換電路地設(shè)計(jì)、 時(shí)鐘電路地設(shè) 計(jì)、ISA總線接口電路地設(shè)計(jì)等方向進(jìn)行設(shè)計(jì).其中在ISA接口電路地設(shè)計(jì)中應(yīng) 用了譯碼電路，依據(jù)AD676轉(zhuǎn)換時(shí)序設(shè)計(jì)了 ISA總線命令地邏輯電路，得到了期 望地控制邏輯 . 本文地最終目地是完成應(yīng)用電路地設(shè)計(jì) , 為此 , 本文根據(jù)設(shè)計(jì)

25、地 原理圖 , 在確定了各器件地封裝之后 , 利用 Protel99se 軟件 , 從布線和布局兩方 面考慮,完成了 PCB圖地設(shè)計(jì).本文根據(jù)CNC齒輪測(cè)量中心R軸、Z軸、T軸自上而下地總體方案，確定了 Z軸地結(jié)構(gòu)方案，參照CNC齒輪測(cè)量中心Z軸技術(shù)參數(shù)（行程300mm最大速度 20mm/s,脈沖當(dāng)量0.008mm/p）選擇了 MINAS系列地MSh型交流伺服電機(jī)作為驅(qū) 動(dòng)、選擇DGC-WCM1002.5-2.作為Z軸傳動(dòng)地滾珠絲杠、選擇DGC- LBZ25FS自 潤(rùn)滑型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副作為 Z 軸傳動(dòng)地導(dǎo)軌 . 通過(guò)對(duì)所選機(jī)械部件地轉(zhuǎn)矩、 剛度 等技術(shù)指標(biāo)地校核和驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)地Z向傳動(dòng)軸滿足C

26、N（齒輪測(cè)量中心地性能要 求.致謝行文結(jié)束之際 , 作者衷心地感謝指導(dǎo)老師李平教授在作者攻讀學(xué)士學(xué)位期 間給予地關(guān)心和指導(dǎo) . 在學(xué)校良好地硬件和軟件環(huán)境下 , 作者能夠充分地發(fā)揮自 身地能力 ,順利地完成了課題地研究設(shè)計(jì)工作 . 而李老師工作中優(yōu)秀地學(xué)術(shù)風(fēng)范 和極高地敬業(yè)精神時(shí)刻督促作者在今后地學(xué)習(xí)工作中努力拼搏、 精益求精 .在此 謹(jǐn)向恩師致以最誠(chéng)摯地感謝！作者衷心感謝何超奇 ,王佳,賀花娟, 李娜等諸位同窗在作者地設(shè)計(jì)研究過(guò) 程中給予地?zé)o私幫助與支持 .感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我地親人、老師、同學(xué)和朋友們！參考文獻(xiàn)1 栗霄峰,高山,佟新鑫.數(shù)據(jù)采集模板設(shè)計(jì) .傳感器與微系統(tǒng) ,2006 年,

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