Liniowe szyny prowadzące służą jako podstawowe komponenty skrzyni biegów w precyzyjnych urządzeniach, takich jak CNC Machine Tools i zautomatyzowane linie produkcyjne. Ich dokładność wymiarowa bezpośrednio określa precyzję pozycjonowania sprzętu, sprawność operacyjną i żywotność usług.
Na przykład w półprzewodnikowych maszynach fotolitograficznych błąd prostości szyn prowadzących musi być kontrolowany w odległości 0,1 μm. Nieprzestrzeganie tego spowoduje niewspółosiowość w wzorcach ekspozycji ChIP. Podczas precyzyjnego obróbki, jeśli tolerancja pozycji otworów montażowych na bloku przesuwnym przekroczy 0,05 mm, spowoduje niedopuszczalną chropowatość powierzchni na przedmiot obrabia.
Dlatego systematyczny i znormalizowany pomiar wymiarowy jest kluczowym krokiem w zapewnieniu wydajności szyn prowadzących.
Narzędzia pomiarowe wymagane do liniowych wymiarów szyny prowadzącej
(I) Ogólne narzędzia pomiarowe
Caliper nernier
Zaciski nernie są sklasyfikowane do trzech gatunków precyzyjnych: 0,02 mm, 0,05 mm i 0,1 mm, przy czym najczęściej stosowano ocenę 0,02 mm. Podczas pomiaru szerokości kolei zewnętrzne powłoki pomiarowe muszą w pełni skontaktować się z obiema powierzchniami szyny, zapewniając jednocześnie prostopadłość do osi szyny. W celu pomiaru średnicy otworów montażowych suwaków wykonaj wiele pomiarów przy różnych orientacjach i uśrednia wyniki, aby uniknąć błędów spowodowanych przez owalność. Standardowa instrukcja obsługi pomiaru mechanicznego, oczyszczanie powierzchni pomiarowych i sprawdzanie zerowego błędu poprzez zamykanie skal głównych i normy są obowiązkowe przed pomiarem.
Mikrometr
Zewnętrzne mikrometry są zwykle stosowane do pomiaru średnic kulki, a wewnętrzne mikrometry dopasowane do kontroli głębokości rowka szynowego. Podczas pomiaru średnic kulki lekko skontaktuj się z powierzchnią kulki z kowadłem mikrometru i zastosuj stałą siłę pomiarową 5-10N za pomocą mechanizmu zapadkowego. Zgodnie z technologią produkcji mechanicznej mikrometry osiągają precyzję 0,001 mm, ale wymagają zerowej kalibracji przed użyciem i uniknięciem błędów rozszerzalności cieplnej z zmian temperatury podczas pomiaru.
(Ii) Instrumenty pomiarowe tolerancji geometrycznej
Wskaźnik wybierania i wskaźnika testu wybierania
Napraw wskaźnik wybierania suwaka szynowego za pomocą podstawy magnetycznej. Poruszaj suwak równomiernie wzdłuż całej długości szyny; Błąd prostości jest określany przez zakres ugięcia igły. Na przykład ugięcie igły 0,02 mm przekracza tolerancję dla linii 1M -, wymagającą kalibracji. Badania dotyczące kontroli dokładności kolei narzędziowych określa, że do głowicy miernika należy zastosować napięcie wstępne 1-2 mm, aby wyeliminować efekty luzu.
Interferometr laserowy
Ten instrument generuje obrzeża zakłóceń między wiązką laserową a lusterkami odblaskowymi. Odchylenia prostości zmieniają fazę frędzlową, umożliwiając automatyczne obliczenie systemu wartości błędów. W przypadku szyn z przewodnikiem sprzętu półprzewodnikowego rozdzielczości osiągają 0,1 μm, umożliwiając pełną - Mikron długości - precyzja poziomu. Na przykład linia produkcyjna fotolitografii przy użyciu interferometrów laserowych Renishaw XL-80 utrzymuje prostość szyny w promieniu 0,3 μm/m.
(Iii) Specjalistyczne narzędzia do pomiaru strukturalnego
Wskaźnik gwintu
Sprawdzanie gwintów do montażu szyny wymaga dopasowania GO i nie ma - gier wskaźników. Miernik GO musi swobodnie wkręcać się przez gwintowany otwór, podczas gdy miernik NO - nie może angażować się poza dwie wysokie gwinty. Zgodnie z podręcznikiem projektowania maszyny strefa tolerancji średnicy wysokości dla gwintów M6 × 1,0 wynosi ± 0,05 mm, co wymaga weryfikacji przy wielu orientacjach.
Miernik Feeler
Pomiar pomiaru między szyną a podstawą montażową wymaga zestawów miernika poczucia o przyrostach grubości 0,01 mm. Włóż wskaźniki do szczeliny; Wartość pomiaru to następny grubszy miernik, którego nie można wstawić. Instalacje linii produkcyjnej motoryzacyjnej pokazują, że prześwity przekraczające 0,05 mm zwiększają wibracje operacyjne o 30%, co znacznie zagraża stabilności sprzętu.
Mierzenie kluczowych parametrów wymiarowych linii szyn prowadzących
(I) Pomiar długości szyny
Metoda pomiaru taśmy
W przypadku szyn poniżej 3M użyj 5 -metrowej miary taśmy stalowej. Dwóch operatorów jest zobowiązanych do utrzymania taśmy równoległej do osi szyny i zapobiegania deformacji napięcia. Podczas pomiaru szyny 2 m, wykonaj odczyty na obu końcach, jak i punkcie środkowym, a następnie wyznacz wyniki. Single - Błąd pomiaru musi być kontrolowany w ciągu ± 0,5 mm.
Metoda miernika odległości lasera
W przypadku długich szyn zastosuj pomiar przekrojowy: mierz mniej niż lub równe segmentom 5m z nakładaniem się 100 mm między sąsiadującymi sekcjami. Nałożenie zestawów danych do obliczania całkowitej długości. W przypadku pomiaru szyny 10 m podziel na trzy segmenty z kompensacją temperatury (zastosowany współczynnik 11 μm/ stopień). Ostateczna dokładność osiąga ± 1 mm.
(Ii) Pomiar promienia promienia rowerowego Raceway
Użyj profilometrów dla skanowania kontaktu bez - przy 10 mm/s z odstępami próbkowania 0,01 mm. Badania przeprowadzone przez instytut łożyska toczącego standardowe promienie rowka równe średnicy 1,05 × kulę (np. Promień 6,3 mm dla kulki 6 mm). Tolerancja pomiaru musi być w granicach ± 0,02 mm.
(Iii) Tolerancja pozycji otworu ślimaka
Przeprowadź pomiar za pomocą współrzędnych maszyny pomiarowej (CMM) w kontrolowanym środowisku (20 ± 2 stopnie). Zabezpiecz suwak do tabeli, ustal otwór odniesienia jako pochodzenie współrzędnych, a następnie zmierz pozostałe współrzędne otworu. Tolerancja odstępów otworów: ± 0,05 mm; Odchylenie po przekątnej: mniejsze lub równe ± 0,1 mm. Producent narzędzi precyzyjnych zgłosił zmniejszone wady instalacji suwaka z 12% do 1,5% po wdrożeniu CMM.
(Iv) Weryfikacja prostości kolei
StraightEdge - Metoda miernika Feeler
Wybierz prosty 200 mm dłuższy niż szyna. Naciśnij mocno na powierzchnię szyny i mierz maksymalny prześwit za pomocą wskaźników Feeler. W przypadku testu szyny 2M przy użyciu 2,5 m prostoodpodności jest odrzucana, jeśli wstawienie wskaźnika przekracza głębokość 150 mm, wymagając korekty szlifowania.
Metoda interferometru laserowego
Odniesienie do pozycji i ruchome lustra w odległości 1 m. Zbieraj dane, przemierzając ruchome lustro wzdłuż szyny. Na raport z badań aplikacji interferometru laserowego błąd prostości musi być mniejszy lub równy 0,4 μm/m. Przekroczenie tego progu wymaga skrobania ręki lub kompensacji CNC.
Zapewnienie dokładności pomiaru liniowych szyn prowadzących
(I) Kontrola środowiska
Kontrola temperatury
Współczynnik rozszerzalności termicznej materiałów kolejowych wynosi około 11 × 10⁻⁶/ stopień, co powoduje zmianę długości 11 μm na stopień dla szyny 1 m. Pomiary muszą zatem wystąpić w środowisku temperaturowym 20 ± 2 stopni -. W przypadku pomiarów precyzyjnych o wysokiej - użyj temperatury - Komory ograniczającej ograniczające fluktuacje do ± 0,5 stopnia.
Kontrola wibracji
Połóż gumowe maty tłumienia w obszarze pomiarowym i zabezpiecz instrumenty na granitowe płytki powierzchniowe. Dane z precyzyjnego laboratorium pomiarowego pokazują zakłócenia wibracji na interferometrach laserowych zmniejszone z 0,3 μm do 0,05 μm po wdrożeniu pomiarów tłumienia.
(Ii) Normy operacyjne
Preparat pomiarowy pre -
Czyste powierzchnie szyn z bezwodnym etanolem w celu usunięcia oleju i metalowych resztek. Podczas kalibrowania zacisków notowych w pełni wyrównaj skalę główną i nerniego przy zero. Wskaźniki wybierania wymagają 1/3 pełnego -, aby wyeliminować luz z biegu.
Wykonanie pomiaru
Utrzymuj prędkość ruchu narzędzi przy 5-10 mm/s bez nagłego zatrzymania. W przypadku interferometrów laserowych podgrzej przez 30 minut, aż do stabilnego, dostosowanie ścieżki optycznej, aby zapewnić odbicie intensywności lasera przekracza 80%.
(Iii) Przetwarzanie danych
Uśrednienie wielu pomiarów
Weź większą lub równą 3 pomiarom na wymiar. Oblicz odchylenie standardowe za pomocą wzoru Bessela:
σ=∑i =1 n (xi -x‾) 2n - 1σ=n−1∑i=1n(xi−x)2
Remakentuj, jeśli odchylenie standardowe przekracza jeden - trzeci błędu dopuszczalnego.
Dopasowanie danych i kompensacja błędów
W przypadku danych prostości ustal wiersz odniesienia za pośrednictwem kwadratów najmniej - do obliczenia odchylenia w każdym punkcie. Na standardowy GB/T 1958-2017, zaimplementuj kompensację błędu CNC, aby podnieść dokładność kolei do specyfikacji projektowych.,
Wymiarowy pomiar liniowych szyn prowadzących stanowi fundamentalny proces zapewniający precyzyjne działanie urządzeń przemysłowych. Poprzez odpowiedni wybór przyrządów pomiarowych, standardowe wykonywanie procedur, ścisłą kontrolę środowiska i integrację zaawansowanych technik przetwarzania danych można skutecznie zwiększyć dokładność pomiaru.
Ponieważ inteligentna produkcja nadal podnosi precyzyjne wymagania dotyczące sprzętu, przyszłe technologie pomiarowe będą ewoluować w kierunku kontaktu, zautomatyzowanego i inteligentnego kontaktu. Obejmuje to przyjęcie systemów pomiaru wizji maszynowej i algorytmów kompensacji błędów zasilanych AI-, dalszego napędzania innowacji w technologii metrologii.
