机床主轴回转精度的动态测量.pdf

机床主轴回转精度的动态测
上海工业大学江志伟

随着宇航、计算机等高技术工业的发展,对金切三台一回转精度仪是核心仪器电子示波器贝少
加工的要求愈来愈高,不少零件要求圆度特别高,不为通用型的,一般容易找到一振动位移测量

,
少零件要求镜面车削、镜面磨削,对此,除了选用合仪相当于一个非接触式高精度的千分表在机械行业
理的切削工具和切削用量之外,机床主轴的回转精度无疑是到处用得着的。黑线下方为可选系统,一住
是最关键的因素。另外,不少精密机械其轴系回转精光线记录示波器以时基方式记录波形一荧光屏
度的优劣直接影响着该产品的使用性能,如计算机硬摄影仪或一般照相用于圆图象的记录,连接至一
盘的主轴等。仪的同步线可以控制拍摄圈数不少使用者拥有价廉
理想情况下,主轴的回转中心线在空间的位置是物美的一微机,则只要加上一型板
不应随时间变化的,但由于种种原因,其位置每个瞬和一数据处理软件,就能使测试工作更加完美
间都在变动,我们把这些瞬时回转中心线的平均空间系统在软件支持下,完成采样、幅值域频域处理、各
位置当作理想回转中心线,把相对于理想回转中心线种误差运动圆图象绘制等。
的偏离程度称为主轴回转精度并加以测量。一仪的特点之一是非接触测量,它是动态
旧的测量方法是以精密芯棒插入主轴孔内,然后测试的必备条件之一,将传感器与被测对象设置为一
在芯棒的外圆或端面上打表来进行的。这种方法虽然对电容的两个极板,利用电容量与极板间距离成反比
简单,但有许多缺点。它反映不出主轴在真正工作速的原理来拾取旋转主轴的位移信号。钢球的介入是因
度下的回转精度,它既不表示主轴作为一个质点在空为其一,钢球的圆度一般较好,也容易精选,避免了
间的运动轨迹,也不表示主轴在工作后加工出来的工因主轴表面几何形状以及光洁度带入的测量误差。其
件轮廓。它指示的摆动量大部分是每转偏摆一次的偏二,各主轴的直径粗细不一,电容式传感器对着曲率
心量,而偏心并不影响在一次装夹下的加工精度。于是不同的主轴表面,灵敏度也会发生变化,现让它总对
多年来,人们一直在创造和完善着主轴回转精度的测着某一钢球帅,则由于被测对象曲率不变而使
试方法,这些方法常采用动态测试它能重演轴心的运一仪的灵敏度保持恒定。

。
动轨迹,或能显示由于轴线误差运动造成的工件轮廓一传感器的选用和设置应当从轴线的功能出发进行
图所示的测试系统是目前国内使用较多的一考虑。如车床一类工件回转型机床,影响加卫精度的
种,其方法符合国际机械生产技术研究学会主要因素最后反映为刀尖对理想回转中心线之间的距

。
颁布的《统一文件,回转轴线,文件的规定系统中离,因此应采用适当的传感器。而幢床一类刀具回转
的仪器和数据处理软件已有产品提供,给使用者带来型机床,应采用撞床类专用传感器。车床的传感器和

。
不少方便由于其为组合式结构,使用者可以通用已撞床系统中的凸台取代了刀尖的位置,钢球轮廓代表

,,,
购有的仪器从而降低了费用在平时这些仪器又可理想加工圆度,这样便模拟了工作状况,使测量结果

。
单独使用而提高了利用率与机床精度具有相关性。本系统显示之圆图象,代表

、在理想切削条件下被加工工件表面圆度误差放大一定
回
一主轴转精度测试系统。
倍数后的轮廓
图的仪器看上去不少,基本部分乃为图中上面一仪的实际输出是三者的叠加,它们是回

电子
示该一主‘
丫甲公示于波电
﹄
人仅摘分解璐步问物泉加钧
人法法出
级移极
勺勺协八

图主轴回转精度测试系统图一回转精度仪工作框图图时基方式记录

弓,
机械制造年第期一一
,,
转主轴的误差运动、钢球安装偏心以及钢球团度最大内接画此两圆须为同心圆两圆半径之差形成

,,
大多数情况下,由于精选的钢球有足够好的圈最小区域将其与基画直径相比结合基圆直径所代

,。
度,加上传感器极板或凸台的均化作用,对可忽表的橄米数便获得该轴线的回转精度值此方法在
略不计仅在测试个别回转精度特别氰琪的轴没有微机系统加入时是常用的。
系时如空气轴承等,才须作专门处理,这时应事三是由一仪的接口输出至一微机

一
先将其存入计算机内,并在以后测得的信号中去除之中的型板,在一数据处理软件指引下

,
大量的偏心经机械方法调整便可基本消徐,残余偏完成各种处理它的部分记录见图详见后述,无

、、
心仍幻。以下则经仪内的硬件电桥或疑此方法在精度速度可靠性等方面都是最好的,

一,
川沼软件中消偏程序被衰减为原来的几百分之一至同步分解器是仪的一个附件其外形似一
,
几千分之一,也可忽略不计。此时得到的便是分离出只微型电机工作时用塑料套管将转轴与被测主轴后

,。,
来的主轴恒转精度信号了。端连起来使之同步旋转它的原理同旋转变压器
其输出经介调得到一对与主轴旋转同频的正交信号,
、
回,
二一转精度仪依照李萨育圆形成原理产生基圆它