丝杠螺母副轴向窜动误差分析及测量系统设计_姚雪峰.pdf

　　 收稿日期： ２０１２ － ０５ － ２５ 　　 基金项目：国家重大科研装备研制基金资助项目（ ＺＢＹＺ２００８ － １ ）；中国科学院长春光学精密机械与物理研究所知识创新工程资助项 目（ １００１３２Ｈ１００ ） 　　 作者简介：姚雪峰（ １９８５－ ），男，汉族，吉林吉林人，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究实习员，硕士，主要从事精密机 械系统的设计、装调与检验方向研究， Ｅ － ｍａｉｌ ： ｙ ａｏｘｆ ＠ ｃｉｏｍ ｐ ．ａｃ．ｃｎ． 第 ３３ 卷 第 ４ 期 　　　　　　　　　　　 长 春 工 业 大 学 学 报（自然科学版） 　　　　 　　 　　　　 Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．４ ２０１２ 年 ０８ 月 　　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ 　 ｏｆ 　 Ｃｈａｎ ｇ ｃｈｕｎ 　 Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ ｙ 　 ｏｆ 　 Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ （ Ｎａｔｕｒａｌ 　 Ｓｃｉｅｎｃｅ 　 Ｅｄｉｔｉｏｎ ） 　 　　 Ａｕ ｇ ．２０１２ 丝杠螺母副轴向窜动误差分析及 测量系统设计 姚雪峰， 　 于海利， 　 冯树龙， 　 齐向东 （中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 　 １３００３３ ） 摘 　 要：分析影响螺母定位精度的因素，提出了丝杠轴窜误差；设计了基于激光干涉仪的测试 方案，搭建了实验非接触式测试系统，对测试系统进行了误差分析，最后对理论分析进行了实 验验证。实验结果表明，丝杠螺母副轴向窜动呈周期性变化，正反方向周期一致，其幅值大小 为 ９０ｎｍ 左右；该误差对螺母的定位精度影响在亚微米范围。 关键词：丝杠螺母副；精密仪器；轴向窜动；误差分析；非接触式测量；双频激光干涉仪 中图分类号： ＴＨ 　 １１２．６ 　　 文献标志码： Ａ 　　 文章编号： １６７４ － １３７４ （ ２０１２ ） ０４ － ０３９７ － ０５ Ａｎａｌ ｙ ｓｉｓ 　 ｏｆ 　 ａｘｉａｌ 　 ｓｈｉｆｔｉｎ ｇ 　 ｅｒｒｏｒ 　 ｏｆ 　 ｓｃｒｅｗ 　 ｎｕｔ 　 ｐ ａｉｒｓ ａｎｄ 　 ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ 　 ｓ ｙ ｓｔｅｍ 　 ｄｅｓｉ ｇ ｎ ＹＡＯ 　 Ｘｕｅ － ｆｅｎ ｇ ， 　 ＹＵ 　 Ｈａｉ － ｌｉ ， 　 ＦＥＮＧ 　 Ｓｈｕ － ｌｏｎ ｇ ， 　 ＱＩ 　 Ｘｉａｎ ｇ － ｄｏｎ ｇ （ Ｃｈａｎ ｇ ｃｈｕｎ 　 Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 　 ｏｆ 　 Ｏ ｐ ｔｉｃｓ ， Ｆｉｎｅ 　 Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ 　 ａｎｄ 　 Ｐｈ ｙ ｓｉｃｓ ， Ｃｈｉｎｅｓｅ 　 Ａｃａｄｅｍ ｙ 　 ｏｆ 　 Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ， Ｃｈａｎ ｇ ｃｈｕｎ 　 １３００３３ ， Ｃｈｉｎａ ） Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｂ ｙ 　 ａｎａｌ ｙ ｚｉｎ ｇ 　 ｔｈｅ 　 ｆａｃｔｏｒｓ 　 ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎ ｇ 　 ｔｈｅ 　ｐ ｏｓｉｔｉｏｎｉｎ ｇ 　 ａｃｃｕｒａｃ ｙ 　 ｏｆ 　 ｔｈｅ 　 ｎｕｔ ， ｔｈｅ 　 ａｘｉａｌ 　 ｓｈｉｆｔｉｎ ｇ ｅｒｒｏｒ 　 ｉｓ 　ｐ ｒｏ ｐ ｏｓｅｄ．Ｗｅ 　 ｅｓｔａｂｌｉｓｈ 　 ｔｈｅ 　 ｔｅｓｔ 　ｐ ｌａｔｆｏｒｍ 　 ｂａｓｅｄ 　 ｏｎ 　 ｔｈｅ 　 ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ 　 ｓｅｎｓｏｒ 　 ｔｏ 　 ｄｅｔｅｃｔ 　 ｔｈｅ ｅｒｒｏｒｓ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ 　 ａｎａｌ ｙ ｓｉｓ 　 ｉｓ 　 ｖｅｒｉｆｉｅｄ 　 ｗｉｔｈ 　 ｅｘ ｐ ｅｒｉｍｅｎｔｓ ， ａｎｄ 　 ｔｈｅ 　 ｒｅｓｕｌｔ 　 ｉｎｄｉｃａｔｅ 　 ｔｈａｔ 　 ｔｈｅ 　 ａｘｉａｌ 　 ｓｈｉｆｔｉｎ ｇ ｏｆ 　 ｔｈｅ 　 ｓｃｒｅｗ 　 ｎｕｔ 　ｐ ａｉｒｓ 　 ｃｈａｎ ｇ ｅｓ 　ｐ ｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｙ 　 ｗｉｔｈ 　 ａｎ 　 ａｍ ｐ ｌｉｔｕｄｅ 　 ｏｆ 　 ９０ｎｍ 　 ｗｈｉｃｈ 　 ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ 　 ｔｈｅ 　ｐ ｏｓｉｔｉｏｎｉｎ ｇ ａｃｃｕｒａｃ ｙ 　 ｏｆ 　 ｔｈｅ 　 ｎｕｔ 　 ｉｎ 　 ａ 　 ｓｕｂ － ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ 　 ｒａｎ ｇ ｅ． Ｋｅ ｙ 　 ｗｏｒｄｓ ： ｓｃｒｅｗ － ｎｕｔ 　ｐ ａｉｒｓ ； ｐ ｒｅｃｉｓｉｏｎ 　 ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ； ａｘｉａｌ 　 ｍｏｖｅｍｅｎｔ ； ｅｒｒｏｒ 　 ａｎａｌ ｙ ｓｉｓ ； Ｎｏｎ － ｃｏｎｔａｃｔ ｍｅａｓｕｒｉｎ ｇ ； ｄｕａｌ － ｆｒｅ ｑ ｕｅｎｃ ｙ 　 ｌａｓｅｒ 　 ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ． ０ 　 引 　 言 　　 随着现代仪器仪表工业以及装备制造业的飞 速发展，对高精度传动部件的设计、制造和检测要 求越来越高。现阶段大规模使用的、用来传递运 动的运动副主要有丝杠螺