用于軸承滾道多參數測量儀器的高精度非聯動雙滑臺導軌的結構設計研究

摘 要：為了滿足軸承滾道多參數測量儀器的使用要求和精度要求，設計了非聯動雙滑臺導軌來實現傳感器的安裝和驅動。文章對該導軌的結構以及精度進行分析介紹，并將該導軌應用到軸承滾道多參數測量儀器中，具有較高的性價比和精度。

關鍵詞：軸承；測量儀器；導軌；精度

引言

隨著現代工業的迅速發展，對于軸承的質量要求越來越高[1]。于是為了提高軸承的質量軸承，從而增強企業的競爭力，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，對套圈等關鍵部件進行抽檢檢測，甚至全檢，進而保證軸承的精度和質量。軸承滾道多參數測量儀器是根據客戶需求，專門訂制設計的一款軸承內外套圈鋼球滾道圓周方向的多參數測量儀器。

軸承滾道多參數測量儀主要測量的套圈鋼球滾道圓周方向的參數包括：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，即是通過標準件較對兩個傳感器位置，再換上工件進行比較測量。

根據客戶要求，軸向跳動即為溝側擺的測量，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（外）徑。測量原理圖如圖1所示。

1 技術要求

根據軸承滾道圓周多參數測量儀器的測量原理，需要設計相應的X向導軌。而該導軌需要滿足以下的功能和要求：（1）該導軌為直線導軌，根據測量儀器的高精度要求，采用直線滑動導軌[2]。（2）該導軌需要有雙滑臺來滿足兩根徑向傳感器的安裝。（3）雙滑臺之間不能聯動，必須能夠單獨進行控制運動。（4）滑臺的運動需要有定位裝置，能夠識別滑臺所處位置，進行控制移動。（5）測量儀器要求精度高，重復性好，該導軌必須有較高的精度和重復性。因此設計該導軌稱為高精度非聯動雙滑臺導軌。

2 結構設計

根據導軌的技術要求，設計的導軌結構示意圖如圖2所示。

導軌的基本結構：直線導軌采購HWIN超高精密直線導軌，每根導軌有兩個滑塊，設計兩個滑臺安裝在導軌滑塊上。

導軌驅動和定位結構：驅動采用兩個絲桿驅動電機與滑臺進行柔性連接，來分別單獨驅動滑臺的左右運動；定位采用兩根高精度的直線光柵尺，讀數頭固定在滑臺上，進行精確的直線定位。

3 性能分析

3.1 功能分析

采用該結構的導軌，可以精確地實現雙滑臺的獨立控制運動以及定位，同時直線導軌有足夠的承載，滿足雙傳感器的安裝及運動定位等功能要求。

3.2 性價比分析

雙滑臺非聯動可以采用高精度直線電機帶動滑塊來實現，但是直線電機價格高昂，成本極大，相對來說，該導軌性價比高，更能廣泛應用。

3.3 精度分析

直線導軌的精度為2μm，通過對安裝板的加工，對導軌的研磨修正以及平行雙導軌的誤差均化作用[3]，導軌精度可以達到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 結束語

文章采用雙導軌、四滑塊、雙滑臺的架構，通過兩臺絲桿驅動電機來驅動雙滑臺的獨立運動控制；高精度的直線光柵尺實現了雙滑臺左右位置的精確定位。最終將該導軌應用到軸承滾道圓周多參數測量儀器中，來滿足儀器的設計功能和精度要求，具有較高的性價比和精度，以及實用價值。

參考文獻

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

[2]張善鍾.精密儀器結構設計手冊[M].機械工業出版社，2009：841-891.

[3]王文彥.提高精密機床導軌精度的幾項措施[J].天津冶金，2000，4：43-45.