直線導(dǎo)軌的安裝校直實(shí)例

直線導(dǎo)軌長1.7m，工作行程可達(dá)1.5m。導(dǎo)軌工作臺是裝有兩條滾動直線導(dǎo)軌，每條導(dǎo)軌上有兩個(gè)滑塊，以保證移動的穩(wěn)定性。

校直的兩個(gè)目標(biāo):

一．基準(zhǔn)導(dǎo)軌達(dá)的直線度誤差達(dá)在到規(guī)定范圍內(nèi)；

二．兩條導(dǎo)軌之間的平行度誤差達(dá)到規(guī)定值。

輔助工具：帶磁座的千分表和水平儀（2um/200mm）

坐標(biāo)系設(shè)定如下圖所示：

基準(zhǔn)在左邊，被測導(dǎo)軌在右邊，從上向下俯視是測量系統(tǒng)的俯視圖，正向視圖為測量系統(tǒng)的主視圖。

根據(jù)使用坐標(biāo)系習(xí)慣，規(guī)定系統(tǒng)的俯視圖圖示所示的方向?yàn)閄軸方向（水平）的正方向。

在鉛錘線上，設(shè)定主視圖所示向上的方向?yàn)閅 軸（鉛錘）的正方向。

圖1 系統(tǒng)俯視圖

圖2 系統(tǒng)主視圖

1.CCD有正反兩種安裝，當(dāng)CCD正裝時(shí)，測量系統(tǒng)給出的計(jì)算結(jié)果才與實(shí)際相符。如果反裝，則結(jié)果與實(shí)際方向相反，在修整導(dǎo)軌直線度時(shí)要特別注意。

2.視頻窗口的坐標(biāo)是以向右為X軸正向，向下為Y軸正向，原點(diǎn)在視頻窗口的中心。狀態(tài)欄（右下角）中的中心坐標(biāo)既是圖像中心在視頻窗口中的坐標(biāo)值，單位為像素。

(一)           校直的方案：

基準(zhǔn)導(dǎo)軌的理論基準(zhǔn)直線是空間的直線，因此在兩個(gè)相互垂直的平面（水平面和鉛垂面）分別校直。校直過程中，直線度誤差的測量也是在這兩個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行的。坐標(biāo)系的設(shè)定和測量系統(tǒng)相同。由于導(dǎo)軌是剛性件，撓度較小，校直幅度不能過大，所以，校直的過程中，直線度誤差的計(jì)算采用最小二乘法。在校直的過程中，是以最小二乘中線作為基準(zhǔn)直線。在校兩條導(dǎo)軌平行程度時(shí)，也是采用最小二乘中線為基準(zhǔn)。

導(dǎo)軌和導(dǎo)軌基座的接觸是面接觸，導(dǎo)軌靠基座上的相互垂直的平面進(jìn)行定位。校直中，基座接觸面增加材料（墊薄片材料）遠(yuǎn)比去除材料（磨削或刮研）容易，所以，本校直實(shí)例采用增加材料（墊薄片材料），但只能達(dá)到數(shù)絲的精度（墊薄片材料厚度限制），要達(dá)到高的精度則需要用去除材料的方法。校直過程中的基準(zhǔn)直線實(shí)際是平行基準(zhǔn)導(dǎo)軌最小二乘中線并且通過極限點(diǎn)的直線。由于以基準(zhǔn)導(dǎo)軌最小二乘中線為基準(zhǔn)線，為調(diào)整方便，選取平行基準(zhǔn)線并且通過極限點(diǎn)的直線作為調(diào)整的基準(zhǔn)，然后計(jì)算出各測點(diǎn)相對該調(diào)整基準(zhǔn)直線的偏移量，按其偏移量進(jìn)行調(diào)整。本校直例中，鉛垂面的極限點(diǎn)就是最大值；水平面的極限點(diǎn)就是上側(cè)導(dǎo)軌的最大值或下側(cè)導(dǎo)軌的最小值（去除材料（磨削或刮研）定義極限點(diǎn)是最大值和最小值互換）。既是以平行最小二乘中線且通過該極限點(diǎn)的直線為基準(zhǔn)時(shí)，調(diào)整導(dǎo)軌只需墊薄片材料。具體如下：

1. 確定基準(zhǔn)導(dǎo)軌（由工藝師或生產(chǎn)廠家決定）并進(jìn)行校直，使其直線度誤差的值在規(guī)定的范圍內(nèi)；

2.采用上述的方法校直第二條導(dǎo)軌。以校直好的基準(zhǔn)導(dǎo)軌作為基準(zhǔn)直線，使第二條導(dǎo)軌的最小二乘中線和基準(zhǔn)導(dǎo)軌的最小二乘中線達(dá)到規(guī)定的平行度誤差。

(二)           校直步驟：

1.       基準(zhǔn)導(dǎo)軌的校直

 (1).利用空間直線度測量儀測量出導(dǎo)軌水平和鉛垂方向的直線度誤差，并且計(jì)算出各測點(diǎn)相對最小二乘中線的偏移量。

(2).根據(jù)計(jì)算結(jié)果的，確定直線基準(zhǔn)。然后根據(jù)相應(yīng)點(diǎn)的偏移量，為各處增加材料，調(diào)整好導(dǎo)軌，使其在兩個(gè)平面的直線度誤差達(dá)到要求。

2.       第二條導(dǎo)軌的平行度校直

(1).首先，測量出該導(dǎo)軌的直線度誤差和各測點(diǎn)的相對坐標(biāo)（偏移量）（第二條導(dǎo)軌只與下安裝臺面固連）；然后，分別用水平儀測出兩條導(dǎo)軌起始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)的角度差（聯(lián)結(jié)件之間均緊固），通過角度差和在長度方向的距離可以計(jì)算出首尾兩點(diǎn)的高度差。用千分表測出兩條導(dǎo)軌首尾端點(diǎn)水平方向平行度的變化量。

(2). 第二條導(dǎo)軌的調(diào)整必須以第一條（已校直過的）導(dǎo)軌為基準(zhǔn)。要使該導(dǎo)軌的調(diào)整基準(zhǔn)直線與基準(zhǔn)導(dǎo)軌的最小二乘中線（基準(zhǔn)導(dǎo)軌的理想直線基準(zhǔn)）在鉛垂方向平行，即兩條理想基準(zhǔn)直線共平面（將這兩條異面直線平移到一個(gè)鉛垂面中能夠平行）。

兩條導(dǎo)軌有各自的坐標(biāo)系，設(shè)定兩坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸是平行的，即可以通過平動使兩坐標(biāo)系重合?；鶞?zhǔn)導(dǎo)軌和被調(diào)整導(dǎo)軌（第二條導(dǎo)軌）的空間位置如圖3所示，基準(zhǔn)導(dǎo)軌的坐標(biāo)系是Y1O1Z1，被調(diào)整導(dǎo)軌的坐標(biāo)系是Y2O2Z2?；鶞?zhǔn)導(dǎo)軌的首尾連線是AB，最小二乘中線是CD，被調(diào)整導(dǎo)軌的首尾連線是直線EF，被調(diào)整導(dǎo)軌的實(shí)際曲線是曲線EF。要使兩導(dǎo)軌平行，則需要在坐標(biāo)系Y2O2Z2中找到一條過極限點(diǎn)的直線作為調(diào)整基準(zhǔn)，該直線必須平行坐標(biāo)系Y1O1Z1中的直線CD(基準(zhǔn)導(dǎo)軌的二乘中線)。水平測量儀測量出的角度差是AE與BF的角度差，根據(jù)兩導(dǎo)軌的水平距離和角度差可以計(jì)算出BI的高度。

第一步，在坐標(biāo)系Y2O2Z2中將EF旋轉(zhuǎn)到EK，KF=BI，則EK平行于AB。

第二步，在坐標(biāo)系Y2O2Z2中將EK旋轉(zhuǎn)到EG，使KG=AC-BD，則EG平行于CD。

第三步，在坐標(biāo)系Y2O2Z2中做一條過極限點(diǎn)且平行于EG的直線，本校直例中，鉛垂面的極限點(diǎn)就是最大值，即圖中點(diǎn)E，所以，被調(diào)整導(dǎo)軌的調(diào)整基準(zhǔn)直線就是EG。

在確定EG后，可以根據(jù)被調(diào)整導(dǎo)軌的實(shí)際曲線EF的坐標(biāo)值計(jì)算出各點(diǎn)對應(yīng)的調(diào)整量（曲線EF各點(diǎn)相對直線EG的偏移量），如圖4 的虛線所示。

在調(diào)整時(shí)，兩坐標(biāo)平面一般不平行，但對調(diào)整得計(jì)算影響很小，可以忽略不計(jì)。同樣，在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，其鉛錘面的影響也不予考慮。

(3).在水平方向的計(jì)算和調(diào)整與鉛垂方向是類似的，這里不再贅述。

圖3

圖4

(三)           直線導(dǎo)軌的安裝校直的數(shù)據(jù)：（鉛垂面

1.       基準(zhǔn)導(dǎo)軌的校直

鉛垂面內(nèi)，基準(zhǔn)導(dǎo)軌對其最小二乘中線的坐標(biāo)

   66.7700   46.5371   30.0096   14.9645   12.5182   -6.2325  -19.7955  -24.4650  -27.6524  -36.0275  -45.8849  -49.8133  -52.2596  -50.2591  -36.4008  -20.3191  -26.4709  -32.3263  -27.6578  -19.7284   -7.3524   13.1760   38.8921   64.6083   68.6839   59.7158（最小二乘誤差:120）

鉛垂面對應(yīng)點(diǎn)墊高值：

  0        0      25       25    50    70    80     80      80      95    95        95       130     130       95    80    80    95     80      70      50     25     25    25      0         0

墊高后，鉛垂面內(nèi)基準(zhǔn)導(dǎo)軌對其新的最小二乘中線的坐標(biāo)（um）：

23.3396    2.7542   -1.5267   -6.5488   -4.1596   -1.0294  -15.6859   -5.1445  -15.3543   -5.5541   -6.1294   -6.7047   11.2478    9.1903   -3.2429  -14.1938  -11.0636    6.1478    4.0903   -3.8962   -7.4360  -10.9758   -5.6222   13.8126   16.9428   13.4030

最小二乘誤差:39.1

2.       第二條導(dǎo)軌的調(diào)整

水平儀測出兩條導(dǎo)軌起始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)的首尾兩點(diǎn)的高度差80um（±11 um）.

鉛垂面內(nèi)第二條導(dǎo)軌的安裝基面對基準(zhǔn)導(dǎo)軌的最小二乘中線的坐標(biāo)（um）：

  -79.1733  -78.3780  -84.9938  -89.3862  -93.0375  -89.2777  -78.8478  -81.0169  -98.0083 -116.4820 -113.4632  -96.3633  -85.9335  -86.6203  -95.4595  -85.0296  -83.4931  -94.5556  -86.3491  -71.4725  -64.0071  -48.3895  -34.2540  -24.5653   -9.6887         0

鉛垂面原始平行度誤差：116.5

鉛垂面對應(yīng)點(diǎn)墊高值：

 85        85      85       85    85    85     90         90      100    115       115      100       90       90    100   90     90        100      90      80         70          50        45       25     0        0

墊高后，水平儀測出兩條導(dǎo)軌起始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)的首尾兩點(diǎn)的高度差：21 um

鉛垂面內(nèi)第二條導(dǎo)軌對基準(zhǔn)導(dǎo)軌的最小二乘中線的坐標(biāo)（um）：

-20.4031  -11.7918  -16.5205  -24.2137  -25.9780  -26.2600   -1.3442   -3.1084

  -10.8016  -12.5659  -20.2591  -26.4701  -34.1633  -21.1053  -16.9406  -24.6338  -20.4692         0   -3.2465   -2.0463   -3.8106   -8.5393   -8.8214  -10.5857  -15.3144  -11.1498

修正后，鉛垂面內(nèi)平行度誤差：-34.2

直線導(dǎo)軌的安裝小結(jié)

A．基準(zhǔn)導(dǎo)軌的校直并固定；

B．第二條導(dǎo)軌的平行度校直，并與下安裝臺面預(yù)先連接（不緊固）；

C. 基準(zhǔn)導(dǎo)軌和第二條導(dǎo)軌的滑塊與上工作臺面預(yù)先連接（不緊固），滑塊與上工作臺面反復(fù)在基準(zhǔn)導(dǎo)軌和第二條導(dǎo)軌上作全程的往復(fù)運(yùn)動，緊固基準(zhǔn)導(dǎo)軌的滑塊與上工作臺面，在緊固第二條導(dǎo)軌的滑塊與上工作臺面，最后緊固第二條導(dǎo)軌與下安裝臺面。

注意：1.緊固力要均衡。

      2. 在第二條導(dǎo)軌的平行度校直過程中，當(dāng)水平儀測出兩條導(dǎo)軌起始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)的首尾兩點(diǎn)的高度差時(shí)，由于聯(lián)結(jié)件之間均緊固，高度差必然有縮小的效應(yīng)，這是由于聯(lián)結(jié)件之間均緊固使上工作臺面有向中性基準(zhǔn)面的變形，所以，高度差應(yīng)放大1.1-1.3，并全部安裝后復(fù)檢查。

3. 磨削或刮研的方法校直導(dǎo)軌才能保證高精度和高剛度。