机床主轴径向回转误差的测试与研究(I)

《机床主轴径向回转误差的测试与研究(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第1期2009年1月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture107文章编号：1001—3997(2009)01--0107-03机床主轴径向回转误差的测试与研究伍良生1杨勇1周大帅1’2(1北京工业大学机电学院，北京100022)(2佳木斯大学，佳木斯154007)．DynamicmeasurementtechnologyofthespindlemotionerrorofhighspeedspindleWULiang-shen91，YANGYon91，ZHOUD

2、a-shuail·2(1BeijingUniversityofTechnology。Beijing100022，China)(2JiamusiUniversity，Jiamusi154007，China)X疗o'c疗●惭o’x疗o’x疗●％疗∽∞∽C疗o∽o骱o∽●々∽o々‘疗。惭o％力o’舫●能力々M々M々Mo惭∽∽o能力。啪。能疗。售疗o'E疗々钟々劬。嘲oM●嘲。惭oM●∽C，X【摘要】给出了一种主轴回转误差动态测量的误差分离方法，提出了一套主轴回转精度的动态测试系统。该系统由位移测试单元、

3、采样时钟单元、数据采集卡、通用计算机及数据处理软件组成。该系统用于电主轴回转精度的实际测量，取得了良好效果。关键词：高速回转主轴；主轴回转误差；误差分离【Abstract】Thepaperputforwardodynmnicmeasurementmethodof印ind&Motionerrorandcorre—spondingtestingsystem．Thesystemconsistsof口displacementmeasurementunit．thesamplingclock，，加d—ules

4、，dataacquisitioncards，口computeranddataprocessing$oftff)are．Themeasurementsystemisusedtothesp西“cfzemotionprecisionmeasurementoftheactual5pi，}cZ跆，andachieved髯；Dodre$u／ts．Keywords：Highspeedspindle；Spindlemotionerror；Errorseparation中图分类号：THl61，TP29文献标识码：A

5、1引言在机床加工过程中，影响加工误差的原因有很多，机床主轴的回转误差是其中—个重要因素，它直接影响到加工零件的形状误差、表面质量及粗糙度【l】。主轴回转误差运动，如图1所示。图I主轴回转误差运动不意图主轴回转误差是指主轴的瞬时回转轴线相对于平均轴线(处于瞬时回转轴线的平均位置处)的位移日。主轴回转误差可以分解为j种基本形式：纯轴向窜动、纯径向跳动、和纯角度摆动。其中后两者总称为主轴径向回转误差，它是影响加工误差的主要原因。对于主轴轴向误差的研究相对比较简单。只需在轴端面放置—个微位移传感器进行一维

6、位移量的测量即可。对于主轴径向回转误差的研究方法很多，有：反向法、多点法、多步法以及CCD测量法等等。提出了一种高精度主轴回转精度测试方法与系统。2误差分离技术2．1误差分离误差分离技术是通过信息源变换或模型参数估计的方式使有用的信号分量与误差分量相分离的—种测量技7p。测量过程是：通过测量方法和测量装置的适当设计，改变误差分量与有用信号间的组合关系，并从信皂．源(误差分量与有用信号相混迭的信息源)的不★来稿日期：2008-03—24同位置拾取信号，再根据在不同位置处拾取的信号间的联系，建立起误差

7、分量与有用信号间的确定的函数关系，最后经相应的运算处理，使误差得以分离。测量过程的结构模型，如图2所示。_se一跏)图2误差分离技术结构模型2．2主轴回转误差分离技术用位移传感器进行主轴回转误差测量时，由于实际的主轴回转轴心是不可见的，不能直接对其测量，而只能通过对装在主轴上的标准件(标准球或标准棒)或主轴外围轮廓的测量来间接测得主轴轴心运动。因而这样的测量方法不可避免会混入标准件或主轴外轮廓的形状误差。对于具有高回转精度的精密主轴，混入的形状误差或安装误差的影响是不容忽略的，它们甚至会掩盖掉微小

8、的主轴回转误差，所以需要寻求有效的误差分离方法把它们从采集的数据中准确的分离出去。应用数理统计误差分离技术对主轴回转误差的测量时，用传感器直接对机床主轴的外围采集数据，—个方向使用一个微位移传感器，对于二维的主轴回转误差运动，需使用垂直布置的两个微位移传感器同时对主轴外圆轮廓采集数据，如图3所示。主轴的外回轮廓等间距地标记Ⅳ个点。主轴旋转时，Ⅳ个采样标记点顺次通过两个传感器，两个传感器一次记录下Ⅳ个点的位移数据，连续记录M转。肘转数据采集完成后，每个传感器记录下NxM个位移数据值。