一种高精度圆柱度仪自动调心系统

    1 引言

    在高质量产品的制造和高效率生产环境的构建中，测量技术起到了关键的作用，其重要性与日俱增。高精度圆柱度仪作为圆环、圆柱等回转体工件圆度、圆柱度、同轴度等形位误差测量的关键测量仪器，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。尤其在生产国际化、全球经济一体化迅速发展的今天，为实现高精度零部件良好的互换性，要求高精度圆柱度仪必须具有更高的测量精度和测量效率。根据高精度圆柱度仪的工作原理，被测工件轴线应与量仪的回转轴线同轴[1]，才能保证测量精度。然而，在实际操作中，同轴往往很难达到，偏心量的存在严重影响着圆柱度仪的测量精度。目前我国生产的高精度圆柱度仪大部分采用人工调心的方法，费时费力，且测量精度低，如何实现自动调心一直是限制测量精度和测量效率的“瓶颈”。国外泰勒公司最新生产的圆度仪、圆柱度仪均增加了自动调心功能，大大减少了测量操作时的调整时间，降低了对操作人员的技术要求。但是国外仪器的价格过于昂贵，对测量环境的要求也很高，也因此限制了它们在国内市场上的应用。因此，研究高精度圆柱度仪的自动调心技术是目前测量领域的一个重要课题。提出了一种伺服工作台自动调心系统的设计方案，采用 Solidworks 软件对自动调心过程进行运动仿真，实现了圆柱度仪的自动调心功能。

    2 高精度圆柱度仪自动调心系统的结构及工作原理

    2.1 高精度圆柱度仪自动调心系统的结构组成

    所提出的高精度圆柱度仪伺服工作台自动调心系统的结构示意图，如图1所示。系统由执行机构、导向机构和驱动机构三部分组成。

    2.1.1 执行机构

    执行机构由精密滚珠丝杠、标准型螺母、L型螺母支架、轴承等零件组成，结构，如图2 所示。其功能是使调心系统能执行 X、Y方向的直线移动。为保证高精确位移要求，精密滚珠丝杠采用单螺母变位导程自预紧方式，支承方式为双推—双推方式，选用60°接触角推力角接触球轴承。参照文献[2]，经刚度计算，名义直径为12mm，导程 2mm，动载 1.66kN，静载 3.57kN 的 VFN（Z）120-3精密滚珠丝杠[3]满足刚度要求。

    2.1.2导向机构

    导向机构由圆柱导轨副组成，其功能是导向和承载，保证调心系统中运动部件在外力作用下，能准确地沿着 X、Y 方向运动。圆柱导轨副的方向与滚珠丝杠副移动方向平行，保证 X 向移动底板、工件安装台面分别沿 X、Y 方向直线移动。