砂輪測量用白光垂直掃描干涉儀三維運動機臺優(yōu)化設計.pdf

1、砂輪是磨削加工中廣泛使用的一種磨具，磨削加工直接影響被加工工件的表面質(zhì)量，因此為了實現(xiàn)對工件表面質(zhì)量的有效預測和控制，對砂輪表面三維形貌的準確測量、表征和評價就顯得尤為重要。白光垂直掃描干涉儀是白光垂直掃描干涉法的物理實現(xiàn)，適用于砂輪表面三維形貌的檢測，其系統(tǒng)結構主要包括光學干涉系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、立柱、機臺等部分。本論文旨在設計制作一款砂輪形貌檢測專用白光垂直掃描干涉儀三維運動機臺，主要分為XY水平方向位移平臺部分，其作用是為旋轉(zhuǎn)臺及

2、砂輪提供XY向位移；旋轉(zhuǎn)臺部分，其可以提供砂輪繞其軸線的旋轉(zhuǎn)運動同時也起到了定位和裝夾砂輪的功能；橋式立柱部分，其作用是用來安裝光學檢測探頭部分；最后包含有帶柔性鉸鏈微位移放大機構的Z向粗精兩級位移系統(tǒng)部分,其中粗級運動可以提供光學檢測鏡頭大范圍快速的Z向運動用于鏡頭靠近砂輪實現(xiàn)對焦，而后采用壓電陶瓷驅(qū)動提供鏡頭的微位移運動以實現(xiàn)系統(tǒng)的精密掃描過程。通過有限元靜動力學分析優(yōu)化機臺結構，使其滿足使用要求,主要研究工作包括：
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3、））首先，完成XY向水平位移平臺的整體布局分析和結構設計與制作。主要包含滾珠絲杠、導軌、步進電機的選型；砂輪旋轉(zhuǎn)臺的設計與制作，包含砂輪定位夾具的設計與制作以及電控旋轉(zhuǎn)臺的選型和適配；橋式立柱部分的設計與制作，根據(jù)有限元分析確定合適的橫梁加強筋尺寸，并借此指導加工。
　?。?）其次，設計制作了Z向精級位移驅(qū)動機構即壓電陶瓷驅(qū)動柔性鉸鏈微位移放大機構。根據(jù)系統(tǒng)功能需要，通過對直圓型柔性鉸鏈單元各參數(shù)的有限元分析，從而得出一組合適的柔

4、性鉸鏈單元參數(shù)，用以設計了柔性鉸鏈放大機構，以實現(xiàn)放大壓電陶瓷輸出位移的功能。最后完成 Z向粗級位移驅(qū)動機構的設計與制作，即步進電機單軸驅(qū)動器的選型及適配，與壓電陶瓷柔性鉸鏈共同組成Z向粗、精兩級位移機構。
　?。?）最后，完成對XY向位移平臺的直線度及定位精度的實驗測定，實現(xiàn)X軸正方向直線度為10.31μm，X軸負方向直線度為9.42μm；Y軸正方向直線度為11.52μm，Y軸負方向直線度為11.23μm；定位精度實現(xiàn)5μm，可