一种滚动导轨磨削加工尺寸在线测量仪

　　1 引言

　　滚动导轨作为一种重要的导向机构,广泛应用于各类数控机床、电加工机床、机器人及各类精密机械。导轨的导向精度是评价导轨性能好坏的一项主要技术指标,影响导轨精度的因素很多,如导轨的几何尺寸误差、承导面的形位误差、导轨和滚动体受力后的变形、工作面的磨损、油膜厚度和环境温度变化等[1]。

　　滚动导轨滚道的双圆弧槽的尺寸、位置及形状误差是影响导向精度最重要的因素。圆弧槽的加工采用成形砂轮加工(见图1),其形状间距取决于砂轮的修磨精度,而槽的深度由砂轮的进给位置决定,其误差极大地影响了导轨与滑块的间隙,若控制不好,将会严重影响导轨的质量。

　　通常导轨深度用量棒和千分尺进行检测,如图2所示。通过测量L控制滚道槽深,测量精度不高,且只能在静态下测量,不能实时控制。为了实时控制导轨槽深,可通过测量尺寸D来控制尺寸L,由于采用整体成形砂轮加工,此方法经过大量的加工统计数据分析后是可行的。

　　2 测量仪的工作原理

　　本文介绍一种在线测量仪,用于间接测量控制滚道的槽深。

　　2.1 测量仪的总体工作原理

　　测量仪启动后,工控机驱动音圈电机,让左右两个电感测头张开,需要检测的导轨经过磨床加工后,由磨床的专用传送平台输送到测量仪的工作区。在导轨的移动方向布置有两对半导体激光器和光电二极管。半导体激光器和光电二极管配合使用,并转化为开关量信号,用来标识导轨的移动状态。工控机从仪器进入检测状态开始扫描光电二极管信号,根据光电二极管信号判断导轨的移动状态,并判定何时执行释放音圈电机、进行测量采样、停止测量、张开音圈电机以及区分多段导轨并记录各段工件的相对测量尺寸。当一次测量完成时,对各段导轨的偏差尺寸进行分析,判断是否需要送给磨床进行进一步的磨削加工。整个仪器的总体框图如图3所示。

　　2.2 仪器的前端测量装置

　　图4为仪器的前端测量装置。两个人造金刚石测头与导轨被测面直接接触,并分别通过测爪与两个电感位移传感器相连,从而把测头感应到的导轨尺寸变动转变为电感位移传感器与挡板之间的位置变动,避免在测量过程中电感位移传感器直接与导轨相接触,同时延长电感位移传感器的使用寿命,测头的更换也更方便。测量前,将标准量块组合成导轨的设计尺寸,设该尺寸为L0,并将组合量块放在两测头之间,调节电感位移传感器,使两个电感位移传感器的输出都为0。测量时,导轨通过两测头,若其被测尺寸与设计尺寸不等,电感位移传感器在测爪的带动下,产生偏差为l1和l2,则被测导轨的实际尺寸L为