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巧测龙门机床立柱导轨共面 陕西秦 川机械 发展 股份有限公司 宝鸡7 2 1 0 0 9 袁安平 1 ．问题的提出 2 ．问题的分析 M I 测 量 在重型龙 门式机床 的生产 中，遇到 了关 于 “ 两 导轨的共 面测量 ，实质上 就是采用 同一基 准测 立柱导轨面共面测量” 的新课 题。如图 1所示 ，其 立柱导轨跨距一般在 4 m以上 。查阅现有资料 ，此项 目 有采用钢丝法测量的先例，但对操作者水平要求 较高，其准确性及效率不能适应现阶段的生产需要 。 因此 ，急需探索一种新方法来解决这一问题。 图1 - ” I - ⋯| _ 。 I h I 一 -⋯I l -‘ 。 0 I I ’ “I _ -- ’ 0 I I 一⋯l 。 I h ⋯ t “ ’ l _。 ‘ I ⋯-⋯I l -“ I I h 。 I I ’ _ l I -‘ ⋯ I ’ ‘ | l I I 。 _ l ⋯‘ ⋯ 种办法参考 ，但要与本企业的加工设备 、检测能力及 工艺水平相结合 ，找到适合 自己的加工方法． ． 另外值 得注意的是 ，剃齿后各种齿轮检测项 目的合格不能仅 仅依靠于剃刀的精度及修形 ，而是首先要保证剃前齿 轮的精度 。只有剃前齿轮齿形的渐开线有一定的稳定 的齿形精度，才能够保证剃齿时齿形两啮合线上啮合 点数 目相等。否则 ，紊乱变化的齿形会使啮合线上的 啮合点变化无常，不可能使剃齿时刀具与工件啮合平 衡。因此 ，保证剃前齿轮精度才是首选。MW 量各被测面的直线度。而直线度测量的常规方法有 1 直尺比较法 此法测量 时必须配备相应规 格的直尺，故在本例的远距离测量中适用性不强。 2 水平仪或 自准直仪测量法此法属角度偏 差测量法 ，测量时量具必须首尾相接进行连续测量， 而被测二导轨面又是非连续 的，必须有导向基准方 可实施 ，故不方便采用。 3 激光干涉仪测量法 此法在测量过程中激 光束不允许脱靶 ，而在被测 面非连续 的情况下 ，仍 然需要有导向基准 ，故可操作性不足。 那么，有 没有其 他可 行 的办法 呢经过分 析， 我们想到了激光对 中仪测量法 。激光对 中仪作 为一 种新型仪器 ，也具备直线度测量功能。由于激 光对 中仪测量直线度的原理属绝 对坐标法 ，直接以激光 作为测量基 准，测量有效 长度可达 l O m甚 至更 远， 测量过程中激光脱靶又不会对读数 产生影 响，从理 论上分析应该是完全可行的。 3 ．问题 的解决 基于以上分析 ，经过在我公 司龙门式复合 加工 中心产品 “ 两立柱导轨面共面测量”中的实际检测、 反复验证 ，并对测量误差进行分析 、控制 ，其 准确 性完全能满 足要 求 ，同时兼 具高效与便 捷 的优 点。 下面对此进行介绍。 1 测量原理激光对 中仪的测量原理是 位 置传感装置感应激光发射器产生的激光束 的坐标位 收稿 日期2 0 1 3 1 0 2 6 置从而进行读 数，当被测面存在直线度误差时，各 参 露 工 。 冷 加 工 - 羞 8 5 W ，， 骟 玎 曩 ，’吼 “ a 册 M⋯m I W i l t 待测点的读数会产生不规则 的变化 ，仪器 自带 的软 件将各点的读数和位置进行数据计算 ，可得误差 的 数值和形状。 针对本例，如图 2所示 ，先把激光发射器安 置 在立柱外侧 ，将位 置传感装置 固定于滑板上 ，并对 仪器进行 相关 的设 置。然后通过传感 装置读 数值 ， 将激光束与被测 面基本调平，再依 次顺 序移动滑板 至各待测位置，完成数据采集 ，最 终由仪 器计算输 测 量结果 。 1 2 2 1 ．激光发射装置2 ．激光接收装置3 ． 激光束4 ． 立柱 2 测量误差影响因素及控制方法 我们用以 上方法在公司某产 品上进行了实际测量验证 ，但结 果却不理想，因为三次测量所得误差值的重复性差 0 ． 0 3 mm以上 ，这种精度水平根本就没有多大的实用 价值。问题究竟 出在哪儿呢我们对测量过程进行 了仔细的误差分析和多次试验验证，发现有 以下影 响因素①测量点位置误差影 响。测量点实际位置 与设定值不一致 时，由于软件是按理论位置进行计 算 ，在共面测量时会对测量结果产生较大影响。例 如 ，当在设定 为 5 0 0 m m处 ，实际测量位置差 2 0 ram 且两点误差 0 ． 0 0 2 ram时，基准线在 5 0 0 0 ram远端差 值为0 ． 0 2 ra m，光束平行差较大时影响更大。②光束 调平误差影响。测量调整时，激光束与被测面 的平 行度误差 ，从理论上而言 ，在测量点位置与设定值 完全相符的情况下，不会对测量结果造成影响 ，但 实际操作时移动点位很难特别准确 ，故对测量结果 有影Ⅱ 向 。例如，当光束平行差 0 ． 2 ra m ／ 1 0 0 0 m l T l 、位 置差 1 0 mm时 ，该点测量误差可达0 ． 0 0 2 m m。③环境 影响。温度 、气流 的变化 ，阳光的照射 以及振动等 因素均会影响激光光束的稳定性 ，从 而降低测量值 的准确性。④激光发射器 固定座 的稳定性影 响。固 定座微小的不稳定会造成远端测值 的成倍变 化，如 堡 兰 羔 曼 翌 ． 参 磊 工 。 冷 加 工 ⋯ ⋯ ⋯一 一 一 ，d r ‘ _ 一 ’， 一’ ⋯ 一 固定座变化 0 ． 0 0 1 mm ／ 5 0 mm，其在 5 0 0 0 mm远端的 变化量可达 0 ． 1 m m。⑤测量值 滤波 的影 响。环境的 微小变化即会造成测量读数 的不稳定 ，因此 ，仪器 提供了滤波功能 以减小此影响。选择合适的滤波时 间可以大大提高测量值的稳定性和准确性 。 3 误差控制方法 针 对以上影响因素，我们 采取了如下几种控制方法①移动测量点位置时应 尽量与设定值保持准确一致，其差值 以 5 m m以内为 宜。②调整后 的激光束与被测面平行度误差应尽量 小，最好控制在 0 ． 0 2 m ． ／ l 0 0 0 mm以内。③激光器固 定座必须可靠 固紧，在满足测量要求的前提下 固定 杆尽可能短。④测量时，避免 阳光 的直射 ，尽量减 小温度、气流的变化 和振动 等因素 的影 响。⑤确定 合理的测量值滤波时 间。一般应在测量值读数能达 到稳定的前提下，选择尽可能短的滤波时 间，具体 可在最远端的测量位置进行读数稳定性验证来确定。 采取以上测量误差控制措施，再次进行该项 目 的测量验证 ，在同等 条件下 三次测量结果 的重复性 差仅为 0 ． 0 0 3 6 ra m，完全可以满足此类测量的要求。 4 测量特点 ①测量基准为稳定性 极高的激 光束 ，误差信号 由仪器直接采集，减少 了人为 的读 数误差，故其准确性高。②测量过程 中，激光脱靶 不影响测量 ，可直接测量无导 向面 的被测要素 ，既 节省工装 ，又方便操作。③测量方向与位置不受限制， 可方便地进行垂直方向、水平方向或其他任意方向以及 任意段数、等距或不等距被测要素的误 差测量。④误 差数据与形状可直接显示 ，方便现场返修调整。 4 ．结语 用此方法测量龙 门式机床两立柱 导轨 面共 面误 差 ，准确性高 ，又有 高效、便捷 的特点 ，值得在 类 似项 目的现场检测中推广应用。MW 收稿 E t 期 2 0 1 3 1 0 1 2 0 ◆ 00● 0 0◆ n0 ● 0◆ 一 ◆ 00 ●0 0◆ 0 ●0 0◆ 00 ◆ r、0◆ l l ● ◆ 0● ◆ 0 、 ◆ 00◆ 00 ◆ 0 投 稿 须 知 请作者登 陆 w w w ． m e t a l w o r k i n g 1 9 5 0 ． c o m注 册 、 登陆后 ，点 击 “ 作 者 投 稿查 询” ，上 传 、提 交 稿 件 ，把信息 补 充 完 整， 以 方便 我 们 邮寄 杂 志 和 稿费 本刊 编辑部