用于軸承滾道多參數(shù)測量儀器的高精度非聯(lián)動雙滑臺導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

摘 要：為了滿足軸承滾道多參數(shù)測量儀器的使用要求和精度要求，設(shè)計(jì)了非聯(lián)動雙滑臺導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)傳感器的安裝和驅(qū)動。文章對該導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)以及精度進(jìn)行分析介紹，并將該導(dǎo)軌應(yīng)用到軸承滾道多參數(shù)測量儀器中，具有較高的性價(jià)比和精度。

關(guān)鍵詞：軸承；測量儀器；導(dǎo)軌；精度

引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對于軸承的質(zhì)量要求越來越高[1]。于是為了提高軸承的質(zhì)量軸承，從而增強(qiáng)企業(yè)的競爭力，越來越多的軸承廠家開始注重軸承零部件以及成品的出廠檢測，對套圈等關(guān)鍵部件進(jìn)行抽檢檢測，甚至全檢，進(jìn)而保證軸承的精度和質(zhì)量。軸承滾道多參數(shù)測量儀器是根據(jù)客戶需求，專門訂制設(shè)計(jì)的一款軸承內(nèi)外套圈鋼球滾道圓周方向的多參數(shù)測量儀器。

軸承滾道多參數(shù)測量儀主要測量的套圈鋼球滾道圓周方向的參數(shù)包括：溝底圓度、溝底直徑和溝底跳動，其中跳動包含軸向跳動和徑向跳動。

溝底圓度的測量需要一根傳感器接觸套圈溝底，工件跟隨主軸旋轉(zhuǎn)一周測得；直徑的測量需要兩根傳感器對稱接觸套圈，采用的是相對比較測量法，即是通過標(biāo)準(zhǔn)件較對兩個傳感器位置，再換上工件進(jìn)行比較測量。

根據(jù)客戶要求，軸向跳動即為溝側(cè)擺的測量，需要一根傳感器接觸溝底，一根接觸套圈端面；徑向跳動為壁厚差的測量，需要兩根傳感器分別接觸溝底和套圈內(nèi)（外）徑。測量原理圖如圖1所示。

1 技術(shù)要求

根據(jù)軸承滾道圓周多參數(shù)測量儀器的測量原理，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的X向?qū)к墶６搶?dǎo)軌需要滿足以下的功能和要求：（1）該導(dǎo)軌為直線導(dǎo)軌，根據(jù)測量儀器的高精度要求，采用直線滑動導(dǎo)軌[2]。（2）該導(dǎo)軌需要有雙滑臺來滿足兩根徑向傳感器的安裝。（3）雙滑臺之間不能聯(lián)動，必須能夠單獨(dú)進(jìn)行控制運(yùn)動。（4）滑臺的運(yùn)動需要有定位裝置，能夠識別滑臺所處位置，進(jìn)行控制移動。（5）測量儀器要求精度高，重復(fù)性好，該導(dǎo)軌必須有較高的精度和重復(fù)性。因此設(shè)計(jì)該導(dǎo)軌稱為高精度非聯(lián)動雙滑臺導(dǎo)軌。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)導(dǎo)軌的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

導(dǎo)軌的基本結(jié)構(gòu)：直線導(dǎo)軌采購HWIN超高精密直線導(dǎo)軌，每根導(dǎo)軌有兩個滑塊，設(shè)計(jì)兩個滑臺安裝在導(dǎo)軌滑塊上。

導(dǎo)軌驅(qū)動和定位結(jié)構(gòu)：驅(qū)動采用兩個絲桿驅(qū)動電機(jī)與滑臺進(jìn)行柔性連接，來分別單獨(dú)驅(qū)動滑臺的左右運(yùn)動；定位采用兩根高精度的直線光柵尺，讀數(shù)頭固定在滑臺上，進(jìn)行精確的直線定位。

3 性能分析

3.1 功能分析

采用該結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌，可以精確地實(shí)現(xiàn)雙滑臺的獨(dú)立控制運(yùn)動以及定位，同時(shí)直線導(dǎo)軌有足夠的承載，滿足雙傳感器的安裝及運(yùn)動定位等功能要求。

3.2 性價(jià)比分析

雙滑臺非聯(lián)動可以采用高精度直線電機(jī)帶動滑塊來實(shí)現(xiàn)，但是直線電機(jī)價(jià)格高昂，成本極大，相對來說，該導(dǎo)軌性價(jià)比高，更能廣泛應(yīng)用。

3.3 精度分析

直線導(dǎo)軌的精度為2μm，通過對安裝板的加工，對導(dǎo)軌的研磨修正以及平行雙導(dǎo)軌的誤差均化作用[3]，導(dǎo)軌精度可以達(dá)到0.5-1mm左右；而定位采用高精度直線光柵尺，能夠精確定位傳感器位置。

4 結(jié)束語

文章采用雙導(dǎo)軌、四滑塊、雙滑臺的架構(gòu)，通過兩臺絲桿驅(qū)動電機(jī)來驅(qū)動雙滑臺的獨(dú)立運(yùn)動控制；高精度的直線光柵尺實(shí)現(xiàn)了雙滑臺左右位置的精確定位。最終將該導(dǎo)軌應(yīng)用到軸承滾道圓周多參數(shù)測量儀器中，來滿足儀器的設(shè)計(jì)功能和精度要求，具有較高的性價(jià)比和精度，以及實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]龔運(yùn)新，唐霞，謝彪.軸承內(nèi)圈參數(shù)測試儀的研制[J].國外電子測量技術(shù)，2008，5（27）：50-54.

[2]張善鍾.精密儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009：841-891.

[3]王文彥.提高精密機(jī)床導(dǎo)軌精度的幾項(xiàng)措施[J].天津冶金，2000，4：43-45.