用于轴承滚道多参数测量仪器的高精度非联动双滑台导轨的结构设计研究
发布时间：2016-06-06孙建勇 高奋武 孔志营 韩红雨
（洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳，471000）
（洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳，471000）
摘 要：为了满足轴承滚道多参数测量仪器的使用要求和精度要求，设计了非联动双滑台导轨来实现传感器的安装和驱动。文章对该导轨的结构以及精度进行分析介绍，并将该导轨应用到轴承滚道多参数测量仪器中，具有较高的性价比和精度。
关键词：轴承；测量仪器；导轨；精度
引言
随着现代工业的迅速发展，对于轴承的质量要求越来越高[1]。于是为了提高轴承的质量轴承，从而增强企业的竞争力，越来越多的轴承厂家开始注重轴承零部件以及成品的出厂检测，对套圈等关键部件进行抽检检测，甚至全检，进而保证轴承的精度和质量。轴承滚道多参数测量仪器是根据客户需求，专门订制设计的一款轴承内外套圈钢球滚道圆周方向的多参数测量仪器。
轴承滚道多参数测量仪主要测量的套圈钢球滚道圆周方向的参数包括：沟底圆度、沟底直径和沟底跳动，其中跳动包含轴向跳动和径向跳动。
沟底圆度的测量需要一根传感器接触套圈沟底，工件跟随主轴旋转一周测得；直径的测量需要两根传感器对称接触套圈，采用的是相对比较测量法，即是通过标准件较对两个传感器位置，再换上工件进行比较测量。
根据客户要求，轴向跳动即为沟侧摆的测量，需要一根传感器接触沟底，一根接触套圈端面；径向跳动为壁厚差的测量，需要两根传感器分别接触沟底和套圈内（外）径。测量原理图如图1所示。
引言
随着现代工业的迅速发展，对于轴承的质量要求越来越高[1]。于是为了提高轴承的质量轴承，从而增强企业的竞争力，越来越多的轴承厂家开始注重轴承零部件以及成品的出厂检测，对套圈等关键部件进行抽检检测，甚至全检，进而保证轴承的精度和质量。轴承滚道多参数测量仪器是根据客户需求，专门订制设计的一款轴承内外套圈钢球滚道圆周方向的多参数测量仪器。
轴承滚道多参数测量仪主要测量的套圈钢球滚道圆周方向的参数包括：沟底圆度、沟底直径和沟底跳动，其中跳动包含轴向跳动和径向跳动。
沟底圆度的测量需要一根传感器接触套圈沟底，工件跟随主轴旋转一周测得；直径的测量需要两根传感器对称接触套圈，采用的是相对比较测量法，即是通过标准件较对两个传感器位置，再换上工件进行比较测量。
根据客户要求，轴向跳动即为沟侧摆的测量，需要一根传感器接触沟底，一根接触套圈端面；径向跳动为壁厚差的测量，需要两根传感器分别接触沟底和套圈内（外）径。测量原理图如图1所示。
1 技术要求
根据轴承滚道圆周多参数测量仪器的测量原理，需要设计相应的X向导轨。而该导轨需要满足以下的功能和要求：（1）该导轨为直线导轨，根据测量仪器的高精度要求，采用直线滑动导轨[2]。（2）该导轨需要有双滑台来满足两根径向传感器的安装。（3）双滑台之间不能联动，必须能够单独进行控制运动。（4）滑台的运动需要有定位装置，能够识别滑台所处位置，进行控制移动。（5）测量仪器要求精度高，重复性好，该导轨必须有较高的精度和重复性。因此设计该导轨称为高精度非联动双滑台导轨。
2 结构设计
根据导轨的技术要求，设计的导轨结构示意图如图2所示。
根据轴承滚道圆周多参数测量仪器的测量原理，需要设计相应的X向导轨。而该导轨需要满足以下的功能和要求：（1）该导轨为直线导轨，根据测量仪器的高精度要求，采用直线滑动导轨[2]。（2）该导轨需要有双滑台来满足两根径向传感器的安装。（3）双滑台之间不能联动，必须能够单独进行控制运动。（4）滑台的运动需要有定位装置，能够识别滑台所处位置，进行控制移动。（5）测量仪器要求精度高，重复性好，该导轨必须有较高的精度和重复性。因此设计该导轨称为高精度非联动双滑台导轨。
2 结构设计
根据导轨的技术要求，设计的导轨结构示意图如图2所示。
导轨的基本结构：直线导轨采购HWIN超高精密直线导轨，每根导轨有两个滑块，设计两个滑台安装在导轨滑块上。
导轨驱动和定位结构：驱动采用两个丝杆驱动电机与滑台进行柔性连接，来分别单独驱动滑台的左右运动；定位采用两根高精度的直线光栅尺，读数头固定在滑台上，进行精确的直线定位。
3 性能分析
3.1功能分析
采用该结构的导轨，可以精确地实现双滑台的独立控制运动以及定位，同时直线导轨有足够的承载，满足双传感器的安装及运动定位等功能要求。
3.2性价比分析
双滑台非联动可以采用高精度直线电机带动滑块来实现，但是直线电机价格高昂，成本极大，相对来说，该导轨性价比高，更能广泛应用。
3.3精度分析
直线导轨的精度为2μm，通过对安装板的加工，对导轨的研磨修正以及平行双导轨的误差均化作用[3]，导轨精度可以达到0.5-1mm左右；而定位采用高精度直线光栅尺，能够精确定位传感器位置。
4 结束语
文章采用双导轨、四滑块、双滑台的架构，通过两台丝杆驱动电机来驱动双滑台的独立运动控制；高精度的直线光栅尺实现了双滑台左右位置的精确定位。Z终将该导轨应用到轴承滚道圆周多参数测量仪器中，来满足仪器的设计功能和精度要求，具有较高的性价比和精度，以及实用价值。
参考文献
[1]龚运新，唐霞，谢彪.轴承内圈参数测试仪的研制[J].国外电子测量技术，2008，5（27）：50-54.
[2]张善锺.精密仪器结构设计手册[M].机械工业出版社，2009：841-891.
[3]王文彦.提高精密机床导轨精度的几项措施[J].天津冶金，2000，4：43-45.
导轨驱动和定位结构：驱动采用两个丝杆驱动电机与滑台进行柔性连接，来分别单独驱动滑台的左右运动；定位采用两根高精度的直线光栅尺，读数头固定在滑台上，进行精确的直线定位。
3 性能分析
3.1功能分析
采用该结构的导轨，可以精确地实现双滑台的独立控制运动以及定位，同时直线导轨有足够的承载，满足双传感器的安装及运动定位等功能要求。
3.2性价比分析
双滑台非联动可以采用高精度直线电机带动滑块来实现，但是直线电机价格高昂，成本极大，相对来说，该导轨性价比高，更能广泛应用。
3.3精度分析
直线导轨的精度为2μm，通过对安装板的加工，对导轨的研磨修正以及平行双导轨的误差均化作用[3]，导轨精度可以达到0.5-1mm左右；而定位采用高精度直线光栅尺，能够精确定位传感器位置。
4 结束语
文章采用双导轨、四滑块、双滑台的架构，通过两台丝杆驱动电机来驱动双滑台的独立运动控制；高精度的直线光栅尺实现了双滑台左右位置的精确定位。Z终将该导轨应用到轴承滚道圆周多参数测量仪器中，来满足仪器的设计功能和精度要求，具有较高的性价比和精度，以及实用价值。
参考文献
[1]龚运新，唐霞，谢彪.轴承内圈参数测试仪的研制[J].国外电子测量技术，2008，5（27）：50-54.
[2]张善锺.精密仪器结构设计手册[M].机械工业出版社，2009：841-891.
[3]王文彦.提高精密机床导轨精度的几项措施[J].天津冶金，2000，4：43-45.
来源：《科技创新与应用》2016年13期