丝杠滚道型面的误差动态非接触测量系统设计

　　滚珠螺旋传动主要由丝杠、螺母和滚珠等组成。对于滚珠丝杠的构造来说，除螺纹滚道型面的形状有所不同外，各种类型丝杠的结构基本都相同。螺纹滚道型面是指通过滚珠中心作螺旋线的法截平面与丝杠、螺母螺纹滚道面的交线。这个滚道型面的几何形状、尺寸以及材料的机械性质，对滚珠螺旋传动的承载能力、摩擦特性、轴向刚度、和轴隙调整均有较大影响。国内生产的滚道法向截形只有两种：单圆弧形和双圆弧形，接触角均为45 度。

　　单圆弧型面：螺纹滚道的弧面仅为半径为R的圆周的一部分，滚珠半径r=0.3P，P 为螺纹导程，R= (1.04- 1.12) r，接触角初始间隙随轴向负荷大小的变化而变化。轴向负荷为零，接触角为零，轴向负荷增大，接触角增大，传动效率增大，轴向刚度及承载能力增大。

　　双圆弧型面：螺纹滚道的弧面由两道半径为R的圆周的一部分圆弧组成，圆弧在底部相交，形成一个油沟槽，可容纳润滑油，有助于滚珠的滚动。滚珠在滚道内只与相切的两点接触，接触角不变。接触强度高，但制造较复杂(磨滚道型面困难)。本系统测量对象是丝杠的滚道型面误差，针对由滚道型面所反映的、明显影响滚珠丝杠性能的几何参数进行测量，分别为：丝杠中径、丝杠外径、螺距、滚道跳动、滚道形状。

　　1测量系统总体设计

　　1.1 系统功能

　　1) 测量对象：P1 级双圆弧型滚珠丝杠，直径范围：φ20～63m m;2) 系统控制：测量系统设备加电，测量仪系统状态运行控制;3) 参数设置：丝杠几何参数 (螺距、中径等) 输入，丝杠测试状态(转速、头架旋转、测量仪移动) 等设置;4) 综合测量采集：丝杠轮廓曲线的采集;5) 轮廓曲线的数据处理：实现对采集到的轮廓曲线数据分析，求各项主要的几何误差，同时记录滚道加工的偏差点并分析滚道形状误差;6) 显示查询：采集的曲线的数据点文件以二进制形式存储。检测结果存入数据库。可以实现查询采集曲线的回显，显示丝杠外径、丝杠中径、螺距、滚道跳动的误差分析结果、滚道加工偏差点加粗标出，并给出合格性判定结果;7) 数据管理：丝杠设计参数标准数据库的设计、测量结果数据库的管理包括测试数据点文件、测试结果。

　　1.2 系统总体构成

　　本测量系统则是从具体的丝杠实物出发，通过对它进行轮廓曲线数据点采集，在计算机内部对这条轮廓曲线的重建，对该曲线进行分析处理提取几何特征，进而求得这根丝杠的各项几何参数误差，并与丝杠的设计标准相比较，得到该丝杠的加工合格性结论。

　　根据系统设计要求，实现计算机的全面控制与检测，实现测量曲线的绘制，误差处理分析自动化，采用的测量系统的架构如图1 所示。