1、青岛理工大学毕 业 设 计题目：滚珠丝杠螺旋线误差动态测量控制系统的设计学生姓名： 许忠奎 学生学号： 201281023 院系名称： 机电工程系 专业班级： 机电一体化121班 指导教师： 张强 2015年6 月 16 日毕业设计任务书专业 ：机电一体化 班级 ： 机电121 姓名： XXXX 下发日期 2015-3-9 题目 滚珠丝杠螺旋线误差动态测量控制系统的设计专题 滚珠丝杠螺旋线设计主要内容及要求内容：滚珠丝杠螺旋线误差动态测量控制系统方案设计；系统测量硬件电路设计；系统测量软件设计；实际应用。要求：（1）在教师指导下，独立完成设计任务，培养较强的创新意识和学习能力，得到基本的训练。
2、（2）收集相关的资料和阐述设计的思维。（3）熟悉系统整体设计，了解各部分性能。主要技术参数 检测范围：0100cm；检测精度：5CM；进度及完成日期4月06日-4月19日 查阅国内外文献,上交开题报告。4月20日5月10日系统方案选择与论证,软硬件设计。5月11日5月20日主要参数计算及元器件的选择,上交中期审核表。5月22日6月02日完成毕业设计论文书的撰写,上交初稿。6月03日6月10日根据老师意见进行修改完善。6月11日6月16日论文打印,完成答辩PPT,准备答辩。系主任签字日 期教研室主任签字日 期 指导教师签字 日 期指 导 教 师 评 语设计选题符合专业培养目标毕业设计，能够达到综
3、合训练目标，题目有难度，工作量较大，选题具有一定实践指导意义。该生查阅文献能力较强，能较为全面收集关于考试系统的资料，写作过程中能综合运用考试系统知识，全面分析考试系统问题，综合运用知识能力较强。文章篇幅完全符合学院规定，内容较为完整，层次结构安排科学，语言表达流畅，格式比较符合规范要求，参考了较为丰富的文献资料，其时效性较强。 综合看来，本人认为，该设计达到了专科毕业水平，同意设计答辩。指导教师: 年 月 日青岛理工大学毕业设计（论文）评阅意见表设计（论文）题目 滚珠丝杠螺旋线误差动态测量控制系统的设计 评 分评价项目 评价标准（A级） 满分 A B C D E10 9 8 7 6文献资料利
4、用能力能独立地利用多种方式查阅中外文献；能正确翻译外文资料；能正确有效地利用各种规范、设计手册等。101920 1718 1516 1314 12综合运用能力研究方案设计合理；设计方法科学；技术线路先进可行；理论分析和计算正确；动手能力强；能独立完成设计（论文）；能综合运用所学知识发现和解决实际问题；研究结果客观真实。2037-40 32-36 28-31 25-27 24设计（论文）质量设计（论文）结构严谨；逻辑性强；语言文字表准确流畅；格式、图、表规范；有一定的学术水平或实际价值4015 13-14 11-12 10 9创新能力有较强的创新意识；所做工作有较大突破；设计（论文）有独到见解
5、1515 13-14 11-12 10 9工作量工作量饱满；圆满完成了任务书所规定的各项任务。 15总分 是否同意将该设计（论文）提交答辩：是（ ） 否（ )具体评阅及修改意见：评阅人： 年 月 日注：1.请按照A级标准，评出设计（论文）各项目的具体得分，并填写在相应项目的评分栏中；2.计算出总分。若总分60分，“设计（论文）质量”24分，建议不能提交论文评阅乃至答辩。该设计（论文）须限期修改合格后重新申请答辩。 3.评阅意见栏不够可另附页。答 辩 委 员 会 评 语周 记 说明书(或论文) 图 纸 答 辩 总 评评定成绩（5%） （65%） （30%） 百分制 等级制答辩委员会主席签字日 期
6、青岛理工大学毕业设计I摘 要精密滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件，其螺旋线精度对数控机床的定位精度有较大影响本课题结合工程项目“滚珠丝杠动态测量仪技术改造对原有测量仪器的测量系统行了技术改造，提高了仪器的测量精度，测量过程更加智能化。滚珠丝杠是将角位移转化为线位移，或将线位移转化为角位移的理想产品，可以使传动和定位在同一零件上得到实现。另外，滚珠丝杠不但能够作为定位，传动零件，还可以起到定位的作用。由于使用滚珠作为其传递运动的媒介，使得滑动运动变为滚动运动，从而大大的减少了摩擦作用，提高的传动的效率。滚珠丝杠有效率高、精度高、微给进、使用寿命长等特点，因此，它成为了工具机械和精密机械上最常使
7、用的传动元件。在现代数控机床中，滚珠丝杠起了极其重要的作用。它作为数控机床运动系统中的传动，定位部件，其精度的高低往往直接决定着数控机床的加工精度。由于制造工艺和制造手段的限制，滚珠丝杠制造精度的提高已经变得十分困难，所以，高精度的滚珠丝杠检测手段就成为了补偿数控机床加工误差，提高机床加工精度的重要方式。另外，出于满足滚珠丝杠制造商对其出厂产品质量检验的需要，设计一种高性能的丝杠检验设备也是十分必要的。我国对滚珠丝杠的检测长期使用静态法，效率低下，且容易人为的引入误差。而现今国内使用的动态丝杠测量仪多采用单频、双频激光作为长度基准，圆光栅作为角度基准，共同作用来测量滚珠丝杠的行程误差。但其缺点
8、是成本较高，只能对滚珠丝杠的一条母线进行测量，而不能对丝杠径向上的多条母线进行综合的评定。关键词： 滚珠丝杠，螺旋误差，数据采集，误差分析，多母线测量数控青岛理工大学毕业设计IIABSTRACTBall screw shaft is a ideal product to turn angle displacement to line displacement, or line displacement to angle. It can implement both driving and locating at the same time. Besides driving and locati
9、ng, it can be a measuring piece.Because of the use of ball as the media, it reduces the function of friction significantly, and improves the efficiency. Ball screw shaft has the virtue of high efficiency and precision, micro-diving, long life-span etc, therefore it becomes the most popular driving p
10、iece in tool-machine and precision-machine.In modern NC machine tool, ball screw shaft plays a very important role. As the driving and locating piece of the mobile system in NC machine tool, the pricison of ball screw shaft always affects the precision of machine tool. Because of the limit of manufa
11、cturing process and method, it is very difficult to improve the precision of the ball screw shaft. The measurement of ball screw shaft with high precision is the important approach to optimize the parameter of manufacture and improve the precision of NC machine tool。Key word：ball screw， spiral error
12、，data collection，error analysis，multi bus measure numerical control青岛理工大学毕业设计I目 录摘 要 .IABSTRACT.II前 言 .1第1章 系统方案分析 .21.1滚珠丝杠测量仪的设计规则 .21.2现有的滚珠丝杠副测量方法分析 .31.3系统方案的提出 .101.3.1问题的提出 .101.3.2问题的分析与解决 .111.3.3系统方案的分析 .11第2章 系统测量元件与运动元件的选择 .162.1系统测量元件的选择 .162.1.1轴向位移传感器的选择 .162.1.2纵向位移传感器的选择 .182.2系统运动部
13、件的选择 .21第3章 滚珠丝杠测量系统的硬件电路设计 .223.1步进电机的控制 .223.2步进电机的驱动 .233.3系统测量头自锁问题的解决 .243.4测量系统的抗干扰 .253.4.1干扰的来源 .253.4.2抗干扰措施 .26第4章 滚珠丝杠测量系统的软件设计 .274.1测量仪的程序模块 .274.2测量仪的软件设计 .284.3测量程序部分 .31结 论 .33青岛理工大学毕业设计II致 谢 .34参考文献 .35附录一 .37附录二 .41青岛理工大学毕业设计1前 言滚珠丝杠作为机床主要的传动、定位装置，其制造精度决定了机床加工的精度，所以，要提高机床的加工精度，一种办法
14、是要提高滚珠丝杠的制造精度，另一种办法就是要准确的测量出滚珠丝杠各种指标的误差，为机床加工误差的补偿提供可靠的信息，从而达到提高机床加工参数的目的。以现今的制造工艺和制造水平，滚珠丝杠的加工制造精度已经相当高，因此想要继续提高其制造精度就变的极其困难。所以，要提高数控机床的加工精度，最适合的办法就是在补偿机床加工误差上想办法，准确的滚珠丝杠测量方法能够为使用被测滚珠丝杠的数控机床的误差补偿提供可靠而实用的信息，使机床能够在加工过程中根据测量出的滚珠丝杠的误差量进行相应的误差补偿，从而，在不必提高丝杠的精度的情况下，使数控机床的加工精度大大改善 1。另外，制造商在制造滚珠丝杠的过程中，由于制造工艺和制造手段的限制，生产出来的产品不一定都能够满足相关标准的要求，而要将不合乎标准的产品从众多的合格产品中挑选出来，高效率、高精度的测量设备就成为了重要的挑选手段。因此，一台好的滚珠丝杠测量设备不但能够检验滚珠丝杠是否合格，而且能够为后续的数控机床的误差补偿提供数据资料。这便是一台好的滚珠丝杠测量仪的意义所在。
