超精密车床主轴回转误差运动的动态测试.pdf

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精密加工

超精密车床主轴回转误差运动的动态测试!

黄长征!李圣怡"
#!$韶关大学，韶关%!"&&%；"$国防科技大学，长沙’!&&()*

+摘要!介绍了两点误差分离法动态测试超精密车床主轴回转误差运动的方法，建立了数学模型并进行了
仿真，研制了测试系统。实验表明该测试系统操作方便，性能稳定，测试精度良好。
+关键词,超精密车床；主轴；回转误差运动；动态测试；误差分离技术
+中图分类号,-.!/!0$"!+文献标识码,1+文章编号,!&&)2%’%!#"&&"*&’2&!2&)

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主轴回转误差运动的测量和控制是精密设备的
关键技术之一，其测量方法有三点法和两点法等，三
点法需要)个传感器，且要求机械测试装置的加工
精度高，装夹调试不是很方便。根据研制的超精密
车床的实际情况，该测试系统采用两点误差分离法
测量。图!测试原理示意图
固定，车床主轴回转时传感器不动且拾得信号;然
>两点误差分离动态测试法原理后通过消除偏心措施和误差分离技术求得主轴的回
转误差运动，且能求得测试轴的圆度误差。其具体
测试主轴回转误差运动的测试原理如图!所原理是W选两个测试特性非常接近的电容式微位移

示。两传感器>!和>"在圆周方向相隔!U&V对称安装传感器,!和,";按图!布置。设转一圈采样>
!部委资助项目#!U$/、!、"*点，每个传感器测得的信号包含被测件的圆轮廓信

·!·
超精密车床主轴回转误差运动的动态测试

号"!!"和主轴回转误差信号#!!"。在起始测试位!"#求测量点数据的平均值

置如图#!$"所示%测试轴随主轴转动%传感器$#和传感器$#和$&在第’点测量数据的平均值分

$&分别测得第’点的信号为(别为：
!"!"!"!"++#
$#!’)"!’*#!’#()#()
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$&!!’")"!!’+""+#!!’"!&"+,)’
当主轴转过如图示传感器和++#
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测得第点信号为$&!’#$!!’(,%!#&"
!%/&"(+,)’
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$#&!%/&")"!!’+""*#!!’"!0"$#!’(,·%和$&!’(,·%为传感器$#和$&在第

$&&!%/&")"!!’"+#!!’"!1"’测量点的测量数据；%为一圈中的测量点数；+为
由式!#"和式!1"可得主轴第’点的回转误差信测量圈数。

号#!!’"和被测件的圆轮廓信号"!!’"(!"!求残余误差和消除常数项

#!!’")2$#!!’"+$&&!%/&"3/&!4"传感器$#和$&在第’测量点的测量数据的残

"!!’")2$#!!’"*$&&!%/&"3/&!5"余误差分别为：
%+#
由式!4"和!5"类推，#!!’"和"!!’"的前半圈各
()*"())#"()（）
点的值可由传感器测得的前半圈的值和传感器!$#!’$#!’#$#!’#0
$#%’)’
%+#
$&测得的相对应后半圈的值求得，#!!"和"!!"的
()*"())#"()（）
后半圈各点的值可由传感器测得的后半圈的值!$&!’$&!’#$&!’#1
$#%’)’

和传感器6&测得的相