1 整体设计

1. 结构设计
   三维精密移动工作台主要由支撑装置、微位移驱动读数装置、承重及微位移机构、连接装置几部分组成。微位移驱动读数装置、承重及微位移机构的选择和设计对整个产品的设计起着举足轻重的作用。主要是采用螺旋微动装置驱动，分划筒读数装置示数，以及滚动摩擦导轨进行导移。也就是说，整个三维精密移动工作台由支撑装置——底座、底板，微位移驱动读数装置，承重及微位移机构——三维方向上的滑板、导轨，以及连接装置——直角固定块等组成。
2. 设计原则和设计原理
   在几何量测量仪器设计长期实践的基础上，形成了一些带有普遍性的或在一定场合下带有普遍性的设计原则和设计原理。这些设计原则和设计原理，根据不同仪器设计的具体情况，作为仪器设计中的技术措施，在保证和提高仪器精度、改善仪器性能、以及降低仪器成本等方面带来了良好的效果。因此，如何在仪器的总体方案中遵循或恰当地运用这些原则和原理，便是仪器总体设计阶段中应当突出考虑的一个内容。在本设计中，为了减少阿贝误差的影响，在底座的设计中尽量保证主动件与从动件之间运动的线性关系，导轨的结构设计及其工艺上尽量保证导轨有较好的运动直线性。采用螺旋微位移驱动读数装置，遵循测量链最短原则，尽量使测量环节最少，从而减少误差、提高整体机构的精度。
   螺旋测微原理是指螺旋运动的直线位移与角位移成比例的原理。其套筒上刻有上、下两排刻线，同排刻度线间距为1mm，上下两排刻线错开0.5mm，即与测微丝杠的螺距相等。微分筒上刻有50等分刻线，当它旋转一周时，丝杠位移0.5mm：转动一格，丝杠移动0.01mm。所以螺旋测微器的分度值为0.01mm，灵敏度为0.001mm。

2 关键部件的设计

3 精度分析

图2 测量原理图

图3 分厘卡读数原理图

1. 误差来源
   三维精密移动工作台是为了解决某些精度较高的测量问题而设计制造的仪器。主要用来测量一定范围空间内的长度或距离等。其是以分厘卡驱动定位和坐标测量为基础的绝对测量仪器。它以长度基准元件与被测长度(或距离)相比较，从而确定被测量的大小。测量时，首先在读数装置——微分筒上读出第一个读数，然后旋动分厘卡驱动滑板，对准工件后，再在读数装置上读出第二个读数，两读数之差便是工件的被测尺寸。其测量方程式为 L=b-a式中：L为被测尺寸：b为第二次读数：a为第一次读数。
   X、Y、Z三轴向上分厘卡，是采用螺旋测微方法进行直接读数的。因此其测量方程为 µ=x
   根据分厘卡的读数原理，如图3所示，误差主要有螺距误差1µm，测微读数误差_r，一般认为读数误差是仪器读数的1/10，分厘卡最小读数为10µm，即_r=t/10=1µm。
2. 精度分析
   由上述误差分析可得三维精密移动工作台的总体误差为：
   x方向上：_SX测微螺距的加工误差、_rX分厘卡的读数误差、_X2第二维上X方向上的误差、X3第三维上X方向上的误差。
   _limX=±(²_SX+²_rX+²_X2+²_X3)^½=±1.581µm
   同理求得
   _limY=±(²_SY+²_rY+²_Y2+²_Y3)^½=±1.581µm
   _limZ=±(²_SZ+²_rZ+²_Z2+²_Z3)^½=±1.581µm
   则三维精密移动工作台仪器总的测量误差为
   lim=±(²_limX+²_limY²_limZ)^½=±2.793µm