各型步距規溫度補償值應用技術的研究

2015-12-06 02:47王云富田俊成

精密制造與自動化 2015年1期

關鍵詞：量塊節距鋼質

王麗王云富揚莉張磊田俊成

（1.陜西工業職業技術學院機械工程學院陜西咸陽712000；2.西安鳴士數控機床有限公司陜西西安710077）

各型步距規溫度補償值應用技術的研究

王麗1王云富2揚莉2張磊2田俊成2

（1.陜西工業職業技術學院機械工程學院陜西咸陽712000；2.西安鳴士數控機床有限公司陜西西安710077）

針對步距規檢測數控機床中，因陶瓷與鋼質材料熱膨脹系數不同對檢測精度的影響，近年來對步距規結構、材料、性能、精度做了大量的實驗與研究，推導出各型步距規溫度補償值的通用計算公式，計算出各種節距的全陶瓷與半陶瓷步距規在不同溫度下的熱膨脹量補償值。檢測人員可直接應用這些補償值，將極大的提高數控機床檢測精度與效率。

全陶瓷半陶瓷步距規溫度補償值應用技術

1 步距規的用途

步距規主要用于檢測數控機床、數顯機床、三坐標等測量儀器直線軸的定位精度和重復定位精度。

2 步距規的結構

常用步距規的結構分別由10 mm測量量塊和10 mm墊塊組合成，如圖1(a、b、c、d)所示這幾種形式。

圖1 常用步距規

3 步距規的材料

步距規按材料分為3種：（1）測量量塊采用陶瓷，墊塊采用鋼質的“半陶瓷步距規”；（2）測量量塊和墊塊都用陶瓷的“全陶瓷步距規”；（3）測量量塊和墊塊都用鋼質的“全鋼質步距規”。常用的是第1種，其次為第2種，第3種用的很少。

4 步距規的使用現狀

步距規是由若干個10 mm量塊拼接而成的長度實物標準量規，由于量塊的材料有陶瓷和鋼質兩種，它們熱膨脹系數不同，在20℃的標準溫度下使用時，對測量誤差的影響可忽略不計，因為步距規在制造、安裝、檢定時都在標準溫度下進行。但在生產實踐中許多機床生產廠家都沒有標準的恒溫車間，尤其一些中小企業，都在自然溫度下進行檢測，如冬天可能在5℃上下，夏天在35℃左右，常溫下的溫差可達?=35℃-5℃=30℃。即使經足夠的時間等溫，產生的誤差也是不能忽略的。筆者結合生產實踐溫，產生的誤差也是不能忽略的。筆者結合生產實踐中發現與存在的問題，分析計算出各種材料的步距規，在不同溫度下的補償量，以供相關人員應用與參考。

5 步距規溫度補償值的計算

近年來對步距規結構、材料、性能、精度做了大量的實驗與研究，推導出步距規溫度補償值的通用計算公式（這里略去復雜的、推導、計算過程）計算出各種節距的陶瓷與鋼質步距規在不同溫度下，熱膨脹量補償值列于表1、2、3，可供檢測人員直接應用。

步距規溫度補償值的通用公式：

式中：l為被測量的長度（mm）；K為陶瓷量塊與鋼質量塊長度比值（全陶瓷步距規K=1、節距為30mm半陶瓷步距規K=1/3、節距為20mm半陶瓷步距規K=1/2）；為鋼質材料膨脹系數與陶瓷材料熱膨脹系數αt的理論差值；為鋼質材料的熱膨脹系數為11.5×10-6/℃；為陶瓷材料的熱膨脹系數為×10-6/℃=2×10-6/℃；?為溫度變化量℃（與標準溫度的偏差值；大于20℃時?。?，小于20℃時?。枺?。