论文摘要
精密滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件，研究高精度的丝杠螺距精度动态测量方法和仪器组成具有重要的理论意义和实际应用价值。论文首先介绍了丝杠的发展现状和常用丝杠精度的动态测量方法，详细叙述了测量仪中使用的高频脉冲细分计数法的测量原理。研制了专门的相位差测量电路，完成了相位差自动测量。测量过程不需要处理器干预，并且测量电路由逻辑电路组成，实时性高，因此具有很高的测量精度。并且设计了两路独立的脉冲发生器代替实际圆光栅和直光栅传感器信号，来校验测量仪的精度。多次试验表明该测量仪具有很高的精度，理论上测量系统的分辨精度可达0.1微米。对现有的测量数据处理系统进行了修改完善，增加了系统的错误诊断功能。操作人员可以根据提示，及时排除仪器故障。最后利用VB软件的定时器产生一组变化已知的数据来模拟螺距误差，对丝杠精度分析部分进行了精度验证。实验表明该软件算法正确。对影响螺距精度动态测量仪精度的因素进行了理论分析，分析计算了测量仪的综合测量精度，结果表明其精度在设计要求之内。该测量仪可以测量三米长度内的螺距累积误差，具有较大的实际应用价值。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 滚珠丝杠发展现状1.1.1 滚珠丝杠副的主要发展方向1.1.2 当前丝杠行业发展存在的问题1.2 丝杠动态测量系统的概况和现状1.3 测量方法综述1.3.1 动态测量方法原理1.3.2 比相测量方法1.3.3 计数测量方法1.3.4 本测量仪选用的方法1.4 课题来源1.5 论文结构第二章 丝杠螺距精度动态测量仪整体方案设计2.1 床身部分方案确定2.1.1 床身选材2.1.2 螺母小车结构改造2.1.3 转角和位移传感器选择2.1.4 测量仪整体结构设计2.1.5 光栅位移检测装置介绍2.2 误差测量部分方案设计2.2.1 测量仪硬件系统方案设计2.2.2 计数器 D71054工作原理2.2.3 JK触发器74LS112工作原理2.3 本章小结第三章 丝杠螺距精度动态测量仪硬件电路设计3.1 测量方法简介3.1.1 传统脉冲细分测量方法3.1.2 测量仪中微机细分计数测量方法3.2 相位差测量电路设计1'测量过程'>3.2.1 相位t1、t1'测量过程2'细分脉冲测量'>3.2.2 相位t2、t2'细分脉冲测量3.2.3 传感器信号的测量电路3.2.4 相位测量电路初始化程序3.3 单片机应用系统设计3.3.1 单片机选型3.3.2 数码显示电路设计3.3.3 按键扩展电路设计3.3.4 串行通讯接口设计3.4 误差测量过程中问题分析解决3.4.1 计数器 D71054方式2工作特点3.4.2 细分脉冲测量过程中问题解决3.4.3 传感器信号实际测量过程中问题解决3.4.4 采样时刻 CLK电平状态的检测3.5 模拟光栅信号发生器设计3.6 相位测量电路误差分析3.7 系统程序流程3.8 测量仪电路抗干扰设计3.8.1 抑制干扰源3.8.2 切断干扰传播路径的常用措施3.8.3 提高敏感器件的抗干扰性能3.9 本章小结第四章 丝杠螺距精度动态测量仪软件系统设计4.1 测量仪软件系统介绍4.2 VB串口通讯部分程序设计4.2.1 串行口控件 MSComm初始化程序4.2.2 串口中断处理程序4.3 误差曲线实时显示程序4.4 误差分析与计算4.4.1 滚珠丝杠主要参数分析及计算4.4.2 丝杠副行程变动量求取的优化算法4.4.3 误差分析计算程序设计4.5 本章小结第五章 丝杠螺距精度动态测量仪精度分析5.1 影响丝杠螺距误差测量精度的主要因素5.1.1 与丝杠长度无关的误差5.1.2 与丝杠长度有关的误差5.2 测量误差分析5.2.1 测量仪工作台运动平稳性对丝杠螺距测量精度的影响5.2.2 测量仪主轴径向跳动引起的螺距测量误差5.2.3 丝杠的轴向窜动和径向跳动引起的测量误差5.2.4 阿贝误差5.2.5 测量系统:角度和直线传感器总误差（圆光栅，长光栅）5.2.6 丝杠由于温度变化引起的测量误差5.2.7 丝杠与主轴偏心所带来的误差5.2.8 工件变形误差5.2.9 头尾架顶尖连线与工作台移动的不平行度5.3 丝杠测量仪的总体精度分析5.4 本章小结结论参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的学术论文学位论文评阅及答辩情况表
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