CN108213941A - 一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于调整直线轨道形态及固定安装的技术领域，涉及一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法，其特征在于对导轨校调安装过程进行力学理论分析，针对安装过程中出现的影响导轨直线度和校直效率的问题进行研究，得到导轨挠度与外载荷之间的关系，确定调整点的力矩与调整点的位置。并提出在单弧度校直理论的基础上，进行多弧度的分段式调整安装。该方法避免了多次反复调整安装带来的问题，可快速有效地提高到导轨的直线度，保证导轨工作过程的精度和稳定性。

Description

一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法

技术领域

本发明涉及一种直线导轨的安装方法，尤其涉及一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法。属于调整直线轨道位置形态及固定的技术领域。

背景技术

直线导轨是机械装置中的重要组成部分，被广泛应用于精密设备、航空航天尤其是机床类机械设备中。导轨的精度影响到加工成形运动的相互位置关系，进而影响机床整机精度性能，对提高机械产品的质量和机械行业的发展有着不可忽视的影响。

导轨本身的精度虽然在加工制造中已经形成，但安装过程、安装方法和安装调整，很大程度上可以保证导轨工作时的精度，既可以降低导轨本身加工制造的难度，又可以提高直线导轨的精度，提高工作过程的可靠性。然而外国内企业对机床导轨的安装与校调缺乏重视，缺乏专业精准的安装校调方法，校调质量完全依赖人工经验，床身需要反复调整才能达到机床的精度要求，劳动强度大，生产效率低，甚至造成精度难以长期保持等问题。为了达到直线导轨精密安装的目的，介绍一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法。

直线导轨的安装校直过程实际是零件受人为控制的多次微小弹塑性变形的过程，以力学理论为主要理论基础，通过分析导轨在安装校调过程中的曲率，挠度及外载荷之间的关系，在导轨安装校调过程中施加适合的力矩，快速有效地达到导轨直线度的要求，避免多次测量的测量误差和测量困难。此外，针对直线导轨弯曲复杂多变的情况，校调采用“隔离”方法，就是将需要校调的多个弧度弯曲分解成单个弧度弯曲，分段进行校调安装，简化规范校调步骤，来进一步提高安装校调的精确性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决直线导轨现有安装校调过程中的问题，提供一种高效率高稳定性的导轨安装校调方法。

本发明的技术方案：

一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法，步骤如下：

步骤一：将直线导轨放置在安装底座的对应位置，用固定螺钉从两端到中间进行基本预紧操作，并调整光学仪器的光路与直线导轨首尾两端点的直线平行；

步骤二：合理安排测量点的位置，在待测直线导轨上取等距离的N个点进行测量，做出数据拟合曲线，以确定调整位置；同时以各测量点的最小二乘中线作为调整的基准线，确定调整行程；

步骤三：根据步骤二所拟合的曲线，进行分段，先选取第一段弧，弧段两端低于最小二乘中线，添加相应厚度的垫片，使其达到或稍高于基准线；中间凸出弧段处根据调整行程计算出调整力矩，在对应位置处施加扭力；其中，扭力的计算方法如下：

其中：T为扭力，Δd为调整量，l₁为所选弧段两端的距离，E为弹性模量，I为直线导轨对其中性轴的惯性矩，k为扭矩参数，d为螺钉的公称直径；

步骤四：返回步骤三选取其他弧段进行校调，直到完成所有弧段的校调，即完成整根导轨直线度的校调安装。

由于本发明采取了以上技术方案，具有以下优点：本方法在对单根导轨进行常规安装调整的基础上，运用力学理论来确定调整力矩，并且运用“隔离”方法进行分段校调，包括调整量的确定和计算，调整点的选择和方法。解决了传统依靠人工经验，反复调整的效率低下问题，提出了更专业精准的安装校调方法，可以大幅度提高精度，实现直线导轨高精度安装的目的，可以较好的应用在各类导轨安装校调过程中。

附图说明

图1是简单绘制的实验平台模型，包括待装调的直线导轨和光学测量仪器。

图2是第一次测量结果以及数据处理的结果。

图3是经过安装校调最终的导轨的形貌以及其拟合曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，本直线导轨的安装校调方法具体过程如下：

步骤一：将直线导轨放置在安装底座的对应位置，用固定螺钉从两端到中间对导轨进行预紧操作，并调整光学仪器的光路，使其与通过导轨首尾两端点的直线保持平行，如图1。

步骤二：用于实验的导轨长度为1000mm，有17个螺钉紧固处，选择17个螺钉紧固处作为测点，进行等距离测量，为了表述清晰，将测点标记为1、2、3……17。得到各测点的位置数据，处理数据进行拟合曲线，同时得到最小二乘中线，如图2。

步骤三：根据步骤二所拟合的曲线，可分成两段，先选取第一段弧，即图2中调整段l₁进行校调。弧段两端1、8处低于最小二乘中线，由数据计算得到需上调行程Δd＝0.036mm，因此在两处垫厚度为0.04mm的垫片，使其略高于基准线。中间4处计算得到需下调的行程为0.034mm，代入公式计算出调整力矩T＝2.47N.m，在4处施加扭力2.47N.m。其计算方法如下：

其中T为需要施加的扭力值，Δd为调整量，l₁为所选弧段两端的距离，实验中取值为0.42，E为弹性模量，实验取值2.1X10¹¹，I为零件对中性轴的惯性矩，此实验计算值为6.2X10^-9，k为扭矩参数，实验取0.2，d为螺钉的公称直径，实验中值为5X10^-3。

步骤四：返回步骤三选取其第二段弧进行校调。完成所有弧段的校调，即完成整根导轨直线度的校调安装。

运用此法进行导轨的调整安装后，用光学测量仪再次测量导轨相同测点的位置，画出导轨形状的拟合曲线，可看出导轨的直线度得到了明显的提高，如图3。与普通的导轨安装校调方法相比，此方法可以简化安装步骤，精准有效地对导轨进行安装校调。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于力学理论控制的直线导轨分段校调安装方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：将直线导轨放置在安装底座的对应位置，用固定螺钉从两端到中间进行基本预紧操作，并调整光学仪器的光路与直线导轨首尾两端点的直线平行；

步骤二：合理安排测量点的位置，在待测直线导轨上取等距离的N个点进行测量，做出数据拟合曲线，以确定调整位置；同时以各测量点的最小二乘中线作为调整的基准线，确定调整行程；

步骤三：根据步骤二所拟合的曲线，进行分段，先选取第一段弧，弧段两端低于最小二乘中线，添加相应厚度的垫片，使其达到或稍高于基准线；中间凸出弧段处根据调整行程计算出调整力矩，在对应位置处施加扭力；其中，扭力的计算方法如下：

其中：T为扭力，Δd为调整量，l₁为所选弧段两端的距离，E为弹性模量，I为直线导轨对其中性轴的惯性矩，k为扭矩参数，d为螺钉的公称直径；

步骤四：返回步骤三选取其他弧段进行校调，直到完成所有弧段的校调，即完成整根导轨直线度的校调安装。