滚珠丝杠传动多坐标测量机设计
摘 要
随着机械制造工业的发展，数控机床和加工中心的应用日益广泛,特别是对于复杂轮廓表面的加工,最初人们认为数控机床加工的产品不需经过检验。事实上，这是一种错误的判断。为了适应各种自动机床，数控机床及加工中心高效率的生产，需要快速可靠的检测手段，因而便产生了坐标测量机。
本文介绍了一种测量物体内部尺寸的专用测量机的结构，测量原理，功能及测量精度。该测量机通过数控软件可以自动控制测头的上下移动和工作台的左右移动。由数据处理软件完成数据的处理，误差分析和修正等功能。采用伺服电机中的编码器精确地测算出测头的X，Y，Z方向的位移量。此次设计对测量机的机械结构的主要部件进行了设计选用，并运用测量机的专用测量指令对被测工件进行了数控编程。
关键词：滚珠丝杠，测量机，交流伺服电机，数控编程
目 录
摘要…………………………………………………………………………1
ABSTRACT……………………………………………………………………2
0 引言………………………………………………………………………4
1概述……………………………………………………………………… 5
1.1三坐标测量机的历史与发展………………………………………… 5
1.2三坐标测量机的历史与现状………………………………………… 5
1.3三维测量技术的演变………………………………………………… 6
1.4三坐标测量机的发展趋势…………………………………………… 7
2方案设计………………………………………………………………… 8
2.1三坐标测量机的组成和测量原理…………………………………… 8
2.2测量机总体设计方案的确定…………………………………………12
2.3机械结构的设计方案的确定…………………………………………12
2.4测量机传动方案的分析比较…………………………………………14
2.5伺服驱动系统方案的确定………………………………………… 16
2.6测量机测量头方案的分析比较………………………………………17
3主要机械部件的设计及选用……………………………………… 20
3.1滚珠丝杠副的设计……………………………………………………20
3.1.1滚珠丝杠副简介……………………………………………………20
3.1.2 滚珠丝杠副的选择和计算……………………………………… 21
3.1.3 X向滚珠丝杠副的选择……………………………………………21
3.1.4 Y向滚珠丝杠副的选择……………………………………………23
3.1.5 Z向滚珠丝杠副的选择……………………………………………25
3.2导轨的设计与计算……………………………………………………28
3.2.1 导轨简介………………………………………………………… 28
3.2.2 滑动导轨的选用和计算………………………………………… 28
3.2.3 滚动导轨的选用和计算………………………………………… 29
3.2.4 滚动导轨摩擦力的计算………………………………………… 29
3.2.5 滚动体最大载荷的计算………………………………………… 29
3.2.6 滚动导轨许用强度的校核……………………………………… 30
3.3轴承的选用和寿命的校核……………………………………………31
3.3.1 轴承径向力的计算……………………………………………… 31
3.3.2 轴承当量动载荷的计算………………………………………… 32
3.3.3 轴承寿命的计算………………………………………………… 32
3.4 键的强度的校核…………………………………………………… 33
3.5 测量机测头的选择………………………………………………… 33
3.6行程开关的选择…………………………………………………… 34
4电机的选择…………………………………………………………… 35
4.1 X向电动机的选择………………………………………………… 35
4.1.1 作用在X向滚珠丝杠副上的各种转矩的计算………………… 35
4.2 Y向电动机的选择………………………………………………… 37
4.2.1 作用在Y向滚珠丝杠副上的各种转矩的计算………………… 38
4.3 Z向电动机的选择………………………………………………… 40
4.3.1 作用在Z向滚珠丝杠副上的各种转矩的计算………………… 40
5 CMM的使用及编程………………………………………………… 42
5.1 探针的校准………………………………………………………… 42
5.2 工件的找正………………………………………………………… 43
5.3 数控编程…………………………………………………………… 43
5.3.1 数控编程过程…………………………………………………… 44
5.3.2 测量机零件编程的组成………………………………………… 44
5.3.3 测量机零件编程………………………………………………… 45
6 CMM测量的精度及其影响因素………………………………………51
6.1 CMM的测量精度…………………………………………………… 51
6.2 CMM的不确定性及误差…………………………………………… 52
6.3 影响精度的因素…………………………………………………… 53
6.4 消除干扰的措施…………………………………………………… 55
7 结论…………………………………………………………………… 55
致谢……………………………………………………………………… 56
参考文献………………………………………………………………… 57
译文……………………………………………………………………… 58
原文说明………………………………………………………………… 68
参考文献
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