适合制作超精密的平台;横梁和 Z 轴采用陶瓷材料,在保证所需要的刚度的同时,减少了本身的重量,保证测量仪的测量精度;X 向、Y 向、Z 向均采用气体静压导轨,使测量仪在运动时有足够的精度;X 向、Z 向采用摩擦杆驱动,Y 向采用刚带传动。
8 图 2-1 三坐标测量仪总体布局图 其主要技术指标要求如下: 1)X 轴,最大行程:800 mm,直线度:0.2 m/100 mm,光栅反馈分辨率:0.1m; 2)Y 轴,最大行程:600 mm,直线度:0.2 m/100 mm,光栅反馈分辨率:0.1m; 3)Z 轴,最大行程:400mm,直线度:0.2 m/100 mm,光栅反馈分辨率:0.1m; 4)驱动:伺服电机驱动摩擦轮传动; 5)导轨形式:超精密气体静压导轨; 6)承重 2000kg。
2.床身材料选用 床身要支撑整机的重量,它应具有良好的刚度和强度,可以采用不同材料,比如优质耐磨铸铁、花岗岩、人造花岗岩等。
1)优质耐磨铸铁 铸铁是制造床身的传统材料,它的优点是工艺性好。
选用耐磨性好,热膨胀系数低,对振动衰减能力强,并经时效处理的优质合金铸铁作精密仪器的床身,可以得到满意的结果。
近年来,虽然多数精密坐标测量仪和精密机床改用花岗岩,但美 9国 Moore 公司和瑞士 SIP 公司仍使用铸铁床身,他们认为花岗岩有吸湿性,会导致微量变形,降低测量的精度,反不如铸铁好。
2)花岗岩 花岗岩现在已是制造精密测量仪和精密机床的床身的热门材料,这是因为花岗岩比铸铁长期尺寸稳定性好,热膨胀系数低,对振动的衰减能力强,硬度高、耐磨并且不会生锈等。
用花岗岩作机架时,一般都用整体方块,钻孔埋入螺母以便和其它件连接。
但花岗岩加工比较困难,而且吸湿后会产生微量变形,影响精度。
3)人造花岗岩 花岗岩不能铸造成形且有吸湿性。
为解决这问题国外提出了人造花岗岩。
人造花岗岩是由花岗岩碎粒用树脂粘结而成。
用不同粒度的花岗岩组合可提高人造花岗石的体积比,使人造花岗岩有优良的性能,不仅可铸造成形,吸湿性低,并对振动的衰减能力加强。
在温度特性、动态特性以及工艺特性的方面的相关参数的基础上,考虑到测量仪当今制造业中的使用特点、使用环境、精度以及效率要求,考虑到测量仪对精度的要求是第一位的,而对速度要求一般;由于价值高,一般配备专用的工作环境,环境较好。
其移动部件的选材,需要兼顾密度和刚性;而对于固定部件,则对密度/刚性比的要求比较宽松,一般通过加大截面尺寸提高刚性,故固定部件的材料可选择陶瓷或花岗石,所以本次设计的测量仪采用花岗岩为床身材料。
国内的泰山青是比较优秀的花岗岩。
2.3 导轨的设计 在精密加工与测量领域,进行直线运动的机械元部件的导轨主要有滑动导轨、滚动导轨、液体静压导轨和空气静压导轨。
滑动导轨具有结构简单、紧凑、刚性高、停止时的稳定性高和热稳定性高及价.