砂輪測(cè)量用白光垂直掃描干涉儀三維運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì).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(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面質(zhì)量的有效預(yù)測(cè)和控制，對(duì)砂輪表面三維形貌的準(zhǔn)確測(cè)量、表征和評(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)，適用于砂輪表面三維形貌的檢測(cè)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括光學(xué)干涉系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、立柱、機(jī)臺(tái)等部分。本論文旨在設(shè)計(jì)制作一款砂輪形貌檢測(cè)專用白光垂直掃描干涉儀三維運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)，主要分為XY水平方向位移平臺(tái)部分，其作用是為旋轉(zhuǎn)臺(tái)及

2、砂輪提供XY向位移；旋轉(zhuǎn)臺(tái)部分，其可以提供砂輪繞其軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)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(xué)檢測(cè)探頭部分；最后包含有帶柔性鉸鏈微位移放大機(jī)構(gòu)的Z向粗精兩級(jí)位移系統(tǒng)部分,其中粗級(jí)運(yùn)動(dòng)可以提供光學(xué)檢測(cè)鏡頭大范圍快速的Z向運(yùn)動(dòng)用于鏡頭靠近砂輪實(shí)現(xiàn)對(duì)焦，而后采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)提供鏡頭的微位移運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精密掃描過程。通過有限元靜動(dòng)力學(xué)分析優(yōu)化機(jī)臺(tái)結(jié)構(gòu)，使其滿足使用要求,主要研究工作包括：
　?。?

3、））首先，完成XY向水平位移平臺(tái)的整體布局分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作。主要包含滾珠絲杠、導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)的選型；砂輪旋轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作，包含砂輪定位夾具的設(shè)計(jì)與制作以及電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)的選型和適配；橋式立柱部分的設(shè)計(jì)與制作，根據(jù)有限元分析確定合適的橫梁加強(qiáng)筋尺寸，并借此指導(dǎo)加工。
　?。?）其次，設(shè)計(jì)制作了Z向精級(jí)位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈微位移放大機(jī)構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)功能需要，通過對(duì)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(shè)計(jì)了柔性鉸鏈放大機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)放大壓電陶瓷輸出位移的功能。最后完成 Z向粗級(jí)位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作，即步進(jìn)電機(jī)單軸驅(qū)動(dòng)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(jí)位移機(jī)構(gòu)。
　　（3）最后，完成對(duì)XY向位移平臺(tái)的直線度及定位精度的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，實(shí)現(xiàn)X軸正方向直線度為10.31μm，X軸負(fù)方向直線度為9.42μm；Y軸正方向直線度為11.52μm，Y軸負(fù)方向直線度為11.23μm；定位精度實(shí)現(xiàn)5μm，可