轴承球直径非接触精密测量装置误差分析及改进

论文摘要

随着现代机械的高精尖进程,机械零件的精度要求也愈加苛刻,轴承作为机械的关键零件,也受到了各国科研人员的重视。控制球轴承中轴承球球径的一致性对保证轴承的性能至关重要。普通人工测径效率低下,为提高轴承球直径测量精度及分组效率,本文研制了可对轴承球直径自动精密测量并分组的仪器。本文完成的研究内容为:在现有样机基础上,提出新的测量定位方案并设计出相关的机械结构;对比出四种球定位方式的定位稳定性,采用CCD激光位移传感器,对轴承球进行被测球与标准球球径差自动测量;利用二次开发的数据读取及运动控制软件,对被测球按精度分组;同时,对测量部件进行误差分析,分析系统误差成因及数值大小,计算测量定位各部件引起的测量不定度;对系统误差进行误差补偿,最终,校核总误差。通过以上的研究工作,提高了样机的测量效率和重复测量精度:测量效率方面,将测量方案由静态测量改为动态测量,有效的提高了测量效率、减少了分组时间。测量速度从原有的0.5球/min提高到1球/min。重复测量精度方面,高精度V型块及高精度三维位移平台的应用保证了定位精度,动态测量方式提高了测值的稳定性。重复测量精度从2μm提高到了0.8μm。本文在上料及分组部件两部分均设计了可替换零部件,适用5mm-20mm范围的轴承球的测量要求。同时,采取了一定的减振吸振措施,有效的降低了机械振动对测量精度的影响。通过对联机后的整机进行调试和实验,测量精度及测量速度均达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 球径精密测量
• 1.2.2 轴承球分组仪
• 1.3 本课题主要研究的内容
• 第2章 轴承球直径测量误差分析及误差补偿
• 2.1 引言
• 2.2 轴承球直径测量误差分析
• 2.3 轴承球直径测量误差补偿
• 2.3.1 误差补偿
• 2.3.2 V 型块定位误差计算
• 2.3.3 轴承球直径测量误差补偿方案
• 2.4 轴承球直径测量不确定度计算
• 2.4.1 轴承球水平定位基准偏差引起的测量不确定度
• 2.4.2 轴承球圆度引起的测量不确定度
• 2.4.3 动态测量引起的测量不确定度
• 2.4.4 激光反射点不同引起的测量不确定度
• 2.4.5 机械振动及位移传感器测值波动引起的测量不确定度
• 2.5 测量部件误差校核
• 2.6 本章小节
• 第3章 机械系统的改进设计
• 3.1 引言
• 3.2 现有方案分析总结及完善
• 3.3 轴承球直径测量方案优化
• 3.3.1 轴承球定位方案优化
• 3.3.2 动静态测量方式选择
• 3.3.3 测量定位装置结构设计
• 3.4 上料部件改进设计
• 3.5 下料部件改进设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制系统二次开发
• 4.1 引言
• 4.2 现有控制方案的总结
• 4.3 测量软件的二次开发
• 4.3.1 误差补偿模块的开发
• 4.3.2 数理统计及数据导出模块的开发
• 4.3.3 与运动控制软件的通信设计
• 4.3.4 测量软件的执行过程
• 4.4 运动控制软件的二次开发
• 4.4.1 控制时序的设计
• 4.4.2 帮助模块的开发
• 4.5 本章小结
• 第5章 联机调试及整机性能验证试验
• 5.1 引言
• 5.2 精度影响因素正交试验
• 5.2.1 精度影响因素正交试验设计
• 5.2.2 精度影响因素正交试验结果极差分析
• 5.2.3 精度影响因素正交试验结果方差分析
• 5.3 整机性能检测试验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢