超精密车床主轴回转精度动态测试机构的研制.pdf

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超精密车床主轴回转精度动态测试机构的研制!

黄长征&，李圣怡!，朱昱$
’&(韶关大学，韶关)&!"")；!(国防科技大学，长沙#&""*$；
$(南通工学院，南通!!+""",

-摘要.介绍一种超精密车床主轴回转误差运动的动态测试机械装置，该装置操作调试方便，测试效果良
好。
-关键词.超精密车床；主轴；回转误差运动；动态测试
-中图分类号./0&+&-文献标识码.1-文章编号.&""$2)#)&’!""!,"!2"%2"$

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回转轴误差运动是指回转轴在回转过程中回转法等。三点法是利用$个传感器按一定角度要求布
轴线偏离理想位置而出现的附加运动。回转轴误差置在垂直被测试轴轴线的同一截面上拾取信号，然
运动的测量和控制，是各种精密设备及大型、高速、后通过误差分离技术测得主轴的回转误差运动，但
重载设备的重要技术问题之一。通过回转轴误差运是它需要$个传感器，且要求机械装置的加工精度
动的测定，可用于进行机床的状态监测和故障诊断；高，装夹调试不是很方便。根据课题组研制的超精密
它可用来预测机床在理想加工条件下所能达到的最大理石车床的实际情况，且该车床主轴上不能直接
小形状误差和粗糙度；还可用于机床加工补偿控制安装现成的码盘，所以该测试系统采用二点法进行
和评价机床主轴的工作精度；以及判断产生加工误测量，必须自行设计测试机械装置。

差的原因-&.。因此主轴回转误差运动的测量非常重
要，超精密大理石车床的主轴回转误差运动的测量?测试系统总体结构
也是如此。
主轴回转误差运动的测量方法有三点法和两点该超精密车床主轴回转误差运动动态测试系统

!部委资助项目’&%(+(&(!,·!·
《航空精密制造技术》!""!年第#$卷第!期

的总体结构如图%所示。的相对位置进行调整，所以必须设计一个专用的机
械装置以供装夹调整。
测试系统对该装置的基本要求是：
"制造精度要高，以尽可能保证测试轴的偏心
小和两个传感器的轴线位于同一条直线上，并且位
于测试轴的直径方向上。
#相对振动要小，稳定性要好，以免测试过程
中出现不稳的现象给测试结果带来不利影响。
$微调装置的分辨率要高，以便调整传感器的
图%动态测试系统总体结构示意图测头表面与测试轴表面之间的间隙。
该测试系统主要包括测试架、测试轴、中断信号%使用调试方便。
产生电路、两路电容式微位移传感器以及微型计算
机和测试软件等。"测试系统的机械装置及应用
其具体工作过程如下：
将精加工后的测试轴的莫氏#号锥端装入超精测试系统的机械装置如图!所示。
密车床主轴的莫氏#号锥孔内，然后在测试轴的被
测量部分再用金刚石车刀精车一刀，以降低测试轴
的表面粗糙度和圆度误差，同时可大大降低测试轴
的安装偏心误差，以提高测试精度。两个电容式微
位移传感器分别安装在专用的测试架上，相隔%$"&
布置在测试轴的圆周方向上，都沿着径向对准测试
轴的表面，同时测头表面与测试轴的表面保持一定
的间隙。两路传感器分别获得与各自间隙对应的电
压信号送入’()采样板，采样板对电压信号进行计
数采样，即得到电压相应的数字量，送入计算机，以
待处理。测试轴的中部安装固定有一个码盘，码盘
外圈开有%!$条漏光槽，与之对应设计一个光电转
换装置，当车床主轴带动测试轴转动时，码盘也跟着
转动，主轴每回转一圈，码盘光