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1、测最扣触日s“阳川日门t翻.栏目主持魏劳21顶系统误差分析与三坐标测量机易较设计中国航空梢密机械研究所日匕京l()0()76)彭东明祖江篙张春梅李印东幕(编者按)本文通过对不同型号的三坐标测量机的21项系统误差的分析建立了系统误差补偿的数学胃,_,、蒙模型并重点剖析了其中影响导轨精度的15项系统误差结合精密导轨的设计理论分析了主导轨参;飞副导轨以及辅助导轨(封闭导轨)之间的关系和设计要点列出了三坐标测量机导轨设计的各项精度胃;指标作者根据三坐标测量机系统误差分析理论,提出r精密导轨设计的误差分析的新思路。垦
2、1.概述设计各个部件,提高测量机各零部件的加工精度,三坐标测量机是我们十分熟悉、使用十分广特别是导轨副的精度,提高部件装配及整机装配精泛、与数控机床配套使用的精密测量设备。三坐标度。:测量机的机械结构大体有以下五种结构型式坐标(2)实现测量机系统误差的补偿¹硬件补、、、。键床式固定龙门式移动龙门式四立柱桥式和偿按一定设计精度要求制造修正导轨;提高导轨。悬臂式副装配精度的补偿梁结构;调整感应同步器块的接,、,中国航空精密研究所自1975年以来开发缝调节滚动光栅滚轮的半径及拉压金属长光栅尺。。制造的不同型号的三
3、坐标测量机已经涵盖了上述五来实现测量机轴向的定位精度等º软件补偿一。,种结构型式如TS一654台式超精密激光测量机充分利用计算机的优势采用软件补偿方法为提高属于第一种;Szc一J866计量型测量机、测量机的精度开辟出一条新路。和硬件补偿相比,CENTuRY(世纪)高精密测量机属于第二种;它具有成本低、耗时少、补偿效果显著等特点,已愈IOTA、CIO『rA、SWIFT、新开发的PEARL(珍来愈引起测量机制造厂家的关注并进人工程实施。一、、.珠)测量机属于第三种;SZC工SZC一12系统误差数学模型的建立,、
4、SZC一lJ测量机属于第四种;SzC一654xB一(1)21项系统误差源三坐标测量机系统误4型、,3D、D65测量机(固定悬臂)和立柱(单双)式测差共有21项其中项示值误差(xy为量机(活动悬臂)属于第五种:D二),6项运动直线度误差(Dxy、D、D、二畔,、、,、从国内外生产的三坐标测量机的情况分析精D”D。D勺)9项运动角摆误差(dx二、、、、、、、、,二:z二::度较高属计量型类的测量机构选型大多集中在第d勺dd畔d”d”ddzyd)、、、、。一二种形式;生产标准型生产精密型类的测量3项垂直度误差(Q
5、xy口”Q。)、、机集中在第三四种形式;(2)系统误差补偿数学模型的建立(如表1所精度虽低但开阔性好用于测量汽车外形及大型模具的测量机则多用第五示)适用范围包括生产型、生产精密型、计量型。。:种形式及超精密型测量机三种假设¹以刚体模型为基三坐标测量机是在三维空间中对零件形状、尺础,机器本身的力变形都归结为相应轴的机构误差寸、,因此它的设计很难或者几乎源。逗)9项运动角摆是相互独立的。»系统误差均位置等进行测量不可能完全符合阿贝原则,出现阿贝误差是不可避应连续且变化平缓。。免的三坐标测量机的精度是由若干精度指
6、标控制第一种系统误差补偿数学模型:。二尤一x:+一:+x+的为了尽量减少阿贝误差以及其他因素造成的测Xy(dQxy)(6)(dy,:++z,一x:+十+x量误差采取的措施有d”dzyQ)衡(dd尸d二Q户(l)选择合理的结构类型按分配的精度指标+Dx十D勿十D二_机树工人(冷加工)_测量Measuren,er材..渊暨噢姗腼曰二:一‘一、、,、十、十。y、一(+.)(l心击()”)十碳素纤维((lt:+d_、:+山:十口、训+·、+D”十D”三坐标测量机导轨形式有以下几种(与机床导公场一:__Z=:+、;*
7、+}:+c少(d、、+d,x+)(v一v(“口)轨设讨形式类似小平一平沙平〕双‘12、+口,:)+C、(‘z,,+‘l、、+d:_,+口:、)(典型的“过定位”导轨设计)¼柱一平½三‘x+了、+::l)I)D角形表1数学模型的建豆无沱三坐标测量机导轨采用fu]种形式在导轨----------一---:.一一一一项误差““:一藏一设计中均应符合人点定位设:卜原则导轨自身-、!----上们认位百及天系项日卜一门一广一一一一一—一“”“”么丫—△Y应符合五点定位另一氛由导轨行程机械’‘”,_工气x丫r公/、I)D
8、I少限位或电气行程开关来定位其行程范围内的、’{印「一D少工刀少少I)了公定位精度则由平行于该导轨的光栅读数系统来保少一吐一}厅万‘‘lx九证」在导轨设汁中应尽量避免超过“五点’的“过:v,:()口定位”设计,否则将给导轨的制造及装配带来许多z尤言J‘ZDD少Z〕、dx}d冤文不必要的麻烦找们都知道,影响三坐标侧量机的精度共有⋯一:认旅21项误差,其中与导轨精度有关的是15项,即每、x之义Cdd}个运动方向的导轨
