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        旋轉(zhuǎn)修正法在直線度與工作臺(tái)平面度誤差評(píng)定中的應(yīng)用

        2018-01-01 00:00:00羅永華
        大科技·D版 2018年4期

        摘 要:本文敘述了旋轉(zhuǎn)修正法在直線度和工作臺(tái)平面度誤差評(píng)定中的應(yīng)用,并與其他常用的誤差評(píng)定方法進(jìn)行了對(duì)比性的分析。

        關(guān)鍵詞:旋轉(zhuǎn)修正法;直線度;平面度;誤差評(píng)定

        中圖分類號(hào):TG83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004-7344(2018)12-0249-02

        直線度和工作臺(tái)的平面度是數(shù)控機(jī)床的主要幾何精度,在檢驗(yàn)與驗(yàn)收過程中屬于必檢項(xiàng)目,由于直線度誤差和平面度誤差的評(píng)定方法并不是唯一的,各評(píng)定方法的難易程度和必要的配套工具或設(shè)備不一樣,在實(shí)際評(píng)定過程中并不是所有的評(píng)定方法均適用。所以尋求一種有效、簡(jiǎn)便易行的誤差評(píng)定方法是非常有必要的,本文將對(duì)旋轉(zhuǎn)修正法在直線度和平面度誤差評(píng)定中的應(yīng)用進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

        1 直線度誤差的評(píng)定

        在日常工作中,對(duì)直線度誤差的評(píng)定方法最常用的有:兩端點(diǎn)連線法、高度差法和計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算法,而兩端點(diǎn)連線法與高度差法的評(píng)定方法基本相同,都是采用作圖法完成,即:將各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)繪制在坐標(biāo)紙上,將測(cè)量點(diǎn)的兩端點(diǎn)連線作為基準(zhǔn)直線,再找出各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)直線的最大值與最小值,誤差以最大值與最小值的代數(shù)差計(jì),兩者的主要區(qū)別在于對(duì)局部誤差的評(píng)定,用兩端點(diǎn)連線評(píng)定局部誤差時(shí),是將局部測(cè)量長(zhǎng)度上的兩端點(diǎn)連線作為基準(zhǔn)直線,再找出局部測(cè)量長(zhǎng)度上各測(cè)點(diǎn)與該基準(zhǔn)直線的坐標(biāo)點(diǎn),通過最高點(diǎn)與最低點(diǎn)作平行于基準(zhǔn)直線的兩包容直線,誤差以兩包容直線間的坐標(biāo)計(jì)。采用高度差法評(píng)定局部誤差時(shí),是找出局部測(cè)量長(zhǎng)度上各測(cè)點(diǎn)與總基準(zhǔn)線的坐標(biāo)值,誤差以最大與最小坐標(biāo)值的代數(shù)差計(jì),通過多次的試驗(yàn)與驗(yàn)證,在局部誤差的評(píng)定中,高度差法要嚴(yán)于兩端點(diǎn)連線法。

        除了上述常用的兩種評(píng)定方法外,還有一種簡(jiǎn)便易行的評(píng)定直線度誤差的方法,即:旋轉(zhuǎn)修正法,現(xiàn)以測(cè)量某臥式加工中心X軸線在垂直平面內(nèi)的直線度為例說明旋轉(zhuǎn)修正法在直線度誤差評(píng)定中的評(píng)定方法。測(cè)量工具為指示器和平尺,測(cè)量間距L=150mm,測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

        直線度誤差評(píng)定:用旋轉(zhuǎn)修正法求直線度誤差,需將表1中的各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于通過A點(diǎn)(零點(diǎn))的水平面高度差作進(jìn)一步處理,從表1可以看出,J點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的水平面高度為+9μm,為了使A、J兩點(diǎn)均為0,因此在B點(diǎn)應(yīng)減9μm,同時(shí),其余各點(diǎn)也要做相應(yīng)的修正,即:應(yīng)使通過A點(diǎn)的直線,以A點(diǎn)為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一角度,使之成為通過A、J兩點(diǎn)的基準(zhǔn)直線。

        在X軸的AJ測(cè)量線上,共有9段(10個(gè)測(cè)量點(diǎn)),設(shè)每一段為一個(gè)X,如:在J點(diǎn)減9μm,則有9X=-9μm、8X=-8μm、7X=-7μm、6X=-6μm、5X=-5μm、4X=-4μm、3X=-3μm、2X=-2μm、X=-1μm。即:J點(diǎn)應(yīng)減9μm、I點(diǎn)減8μm依次類推,B點(diǎn)應(yīng)減1μm,旋轉(zhuǎn)修正后的結(jié)果見表2。

        從表2可以看出,在總測(cè)量長(zhǎng)度上,最高點(diǎn)的偏差為+4μm,最低點(diǎn)的偏差為-2μm;在任意300測(cè)量長(zhǎng)度上,最高點(diǎn)的偏差為+3μm,最低點(diǎn)的偏差為-2μm,因此,直線度誤差為:

        全長(zhǎng)誤差:δ=+4-(-2)

        =6(μm)

        =0.006mm

        局部誤差:在任意300測(cè)量長(zhǎng)度上為:

        δ=+3-(-2)

        =5(μm)

        =0.005mm

        2 平面度誤差的評(píng)定

        在平面度的測(cè)量與檢驗(yàn)過程中,對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理常用的主要有作圖法和計(jì)算機(jī)軟件處理法,這兩種數(shù)據(jù)處理方法在實(shí)際應(yīng)用過程中常常會(huì)受測(cè)量條件的限制而難以操作(如:沒有配備數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī))。

        旋轉(zhuǎn)修正法,除了可以應(yīng)用在直線度誤差的評(píng)定上,還可以用于平面度誤差的評(píng)定,而且對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理簡(jiǎn)便易行,下面以用三點(diǎn)法測(cè)量某數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)平面度為例說明旋轉(zhuǎn)修正法在數(shù)據(jù)處理及誤差評(píng)定中的應(yīng)用。

        (1)工作臺(tái)的規(guī)格(長(zhǎng)×寬):1500mm×1250mm。

        (2)檢驗(yàn)工具:橋板、精密水平儀。

        (3)橋板長(zhǎng)度:250mm;水平儀分度:0.02mm/1000mm。

        (4)測(cè)量所得的水平儀讀數(shù)(格值)見表3。

        為了便于計(jì)算,應(yīng)先求出各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于通過A點(diǎn)(零點(diǎn))的水平面的高度差,按測(cè)量方向,將各測(cè)量點(diǎn)的水平儀讀數(shù)進(jìn)行疊加,即:從A點(diǎn)(零點(diǎn))開始,將各水平儀的讀數(shù)累計(jì)相加,如:AB測(cè)量線的第一段讀數(shù)為-2.0格、第二段為-0.5格、第三段為-0.5格、第四段為0.5格、第五段為1.0格、第六段為1.0格,累計(jì)相加后為:0、-2.0、-2.5、-3.0、-2.5、-1.5、-0.5(格),AD測(cè)量線的疊加計(jì)算與AB測(cè)量線的疊加計(jì)算相同,主要區(qū)別在于A1B1至DC測(cè)量線的疊加計(jì)算,即:要將A1點(diǎn)至D點(diǎn)的讀數(shù)分別疊加到A1B1至DC測(cè)量線各段的讀數(shù)中。在疊加計(jì)算時(shí),應(yīng)將水平儀的格值轉(zhuǎn)換為線值,疊加后,各測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)(0點(diǎn))的水平面高度差見表4。

        用旋轉(zhuǎn)修正法處理數(shù)據(jù)時(shí),只需將表4中各測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理,即可獲得各點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)平面的偏差,從表4可以看出,B點(diǎn)相對(duì)于通過A點(diǎn)的水平面高度差為-2.5μm,D點(diǎn)也為-2.5μm,為了使A、B、D三點(diǎn)共面,則應(yīng)使B、D兩點(diǎn)均為零,故,應(yīng)將B點(diǎn)加2.5μm,D點(diǎn)加2.5μm,同時(shí),其余各測(cè)量點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的修正,即:將通過A點(diǎn)的水平面以A點(diǎn)為支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定的角度,使其成為通過A、B、D三點(diǎn)的基準(zhǔn)平面。

        在橫向AB測(cè)量線上,共有6段,設(shè)每一段為X,在B點(diǎn)加2.5μm,則6X=2.5μm,X=0.42μm,故,AB測(cè)量線上的第5點(diǎn)應(yīng)加2.1μm、第4點(diǎn)應(yīng)加1.68μm、第3點(diǎn)應(yīng)加1.26μm、第2點(diǎn)應(yīng)加0.84μm、第1點(diǎn)應(yīng)加0.42μm。

        在縱向AD測(cè)量線上,共有5段,設(shè)每一段為Y,在D點(diǎn)加2.5μm,則5Y=2.5μm,Y=0.5μm,故,A4點(diǎn)應(yīng)加2μm、A3點(diǎn)應(yīng)加1.5μm、A2點(diǎn)應(yīng)加1μm、A1點(diǎn)應(yīng)加0.5μm。

        A1B1至DC誤差曲線上的各測(cè)量點(diǎn),應(yīng)按其所處的坐標(biāo)位置將橫向及縱向的坐標(biāo)值相疊加進(jìn)行修正。各測(cè)量點(diǎn)修正后的誤差值見表5。

        從表5可以看出,最高點(diǎn)偏差為0,最低點(diǎn)的偏差為-32μm,因此該工作臺(tái)的平面度誤差:

        δ=0-(-32)μm

        =32(μm)

        =0.032mm。

        3 結(jié) 論

        在直線度和平面度測(cè)量與檢驗(yàn)過程中,對(duì)于數(shù)據(jù)的處理及誤差的評(píng)定方法中,旋轉(zhuǎn)修正法與常規(guī)的作圖法和計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算法相比,具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn),其對(duì)數(shù)據(jù)處理或計(jì)算工具的要求不高,受測(cè)量條件和人為因素的影響較小,可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定,而且評(píng)定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

        參考文獻(xiàn)

        [1]《機(jī)床檢驗(yàn)通則第1部分:在無負(fù)荷下或精加工條件下機(jī)床的幾何精度》(GB/T17421.1-1998)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.

        [2]甘永立.幾何量公差與檢測(cè).上海:上??萍汲霭嫔纾?999.

        [3]李慶揚(yáng),王能超,易大義.數(shù)值分析.武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.

        收稿日期:2018-3-25

        作者簡(jiǎn)介:羅永華(1980-),男,彝族,云南普洱人,工程師,大學(xué)本科,主要從事機(jī)電工作。

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