[发明专利]一种滚珠直线导轨副滚道半径在线测量方法

摘要

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。

主权项

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l_1A、l_1B、l_1C，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(‑l_1Acosθ,l_1Asinθ,0)、(‑l_1B,0,0)、(‑l_1Ccosθ,‑l_1Csinθ,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l_1B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O_n，n为等于或大于5的整数，点O_n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A_n、B_n、C_n的坐标分别为(‑l_nAcosθ,l_nAsinθ,‑(n‑1)d)、(‑l_nB,0,‑(n‑1)d)、(‑l_nCcosθ,‑l_nCsinθ,‑(n‑1)d)；同样利用三角函数关系，推导得到滚道圆弧A_nB_nC_n的圆心O′_n的坐标(x_n,y_n,z_n)，其中x_n、y_n、z_n的具体取值计算如下：z_n＝‑(n‑1)d；将上述计算得到的x_n、y_n值以及测量得到的l_nB代入滚道半径r_n的计算式中，即得到第n次测量的滚道半径r_n；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，…，r_n，然后采用取平均值的方法，则得到滚道半径r：