机床导轨对主轴回转轴线平行度的精密测量

机床导轨与主轴回转轴线之间的平行度是影响机床加工精度的重要因素．也是影响测量圆柱度测量精度的主要因素。提出了一种完全分离机床导轨与回转轴线平行度的新方法。即以主轴平均回转轴线为坐标轴所建立的绝对坐标系内，利用三点法圆度误差分离技术。通过分离各截面的圆度误差及回转误差，结合绝对坐标系与各截面测量坐标系的关系。计算出在绝对坐标系的两个坐标平面内直行导轨上对应点与主轴平均回转轴线的关系。从而实现导轨与回转轴线平行度的精密测量。     

圆柱度的三点法测量技术

本文针对圆柱度误差的精密测量,提出了一种可分离截面圆度误差、截面半径差和截面最小二乘圆心初始位置并重构出被测圆柱形貌的方法,即三点法圆柱度误差分离与重构技术。据此方法,只要拾取3个传感器在各测量截面上的输出信号,就可以获得各截面上的测点在绝对坐标系内的位置,实现圆柱度的精密测量。同时还可以得到回转轴的纯回转运动误差和测量架的直行运动误差。     

圆柱体零件圆度与圆柱度非接触测量系统

圆度和圆柱度是圆柱体零件的重要检测项目.针对目前圆柱体零件圆度与圆柱度采用人工接触式测量,存在效率低、精度差、易损伤零件等缺点,设计了基于激光位移传感器的圆柱体零件圆度与圆柱度非接触测量系统.这一测量系统基于误差分离技术,利用标准球和标准环规测量,分离出偏心误差、回转运动误差、导轨误差,进而提高检测精度.通过自律验证法,基于这一测量系统对不同圆柱体零件进行多组对比检测试验.试验结果表明,这一测量系统检测精度达到10 μm,可以实现圆柱体零件圆度和圆柱度的检测,提高检测效率和检测质量.     

两点法在曲轴圆度误差测量中的应用

采用误差分离技术,将经典三点法演化为两点法,对曲轴轴颈圆度误差进行实时在位精确测量。实现曲轴轴颈圆度误差和工件主轴回转运动误差的有效分离,去除了工件主轴回转运动误差对圆度误差的影响,对系统的测量精度及测量误差做了详细分析。     

形位误差测量的误差分析

分析了影响形位误差测量精度的各种误差因素,指出回转精度是测量仪器最重要的精度指标,轴向导轨直线度误差将影响被测工件圆柱度误差和素线直线度误差的测量精度,轴向导轨对回转轴线的平行度误差主要影响圆柱度误差评定结果,工件安装误差对测量结果的影响可以忽略。     

液体静压电主轴回转精度测量与结果分析

为解决高精密液体静压电主轴回转误差难以精密测量与分离的问题,提出了一种主轴回转精度测量与分析的新方法。以液体静压电主轴为测量对象,设计一套以电容微位移传感器为基础,以VC++和Matlab为软件平台的主轴回转误差测量系统,采用自为基准原理,以机床精车后的工件代替传统的检验棒进行直接测量,利用频域三点误差分离法,对主轴回转误差和圆度误差进行测量与分析。实验表明该系统能对高精密主轴回转误差进行测量,在转速(0⁶00)r/min范围内,该主轴的回转误差为0.28μm。     

圆度误差对气体静压主轴回转精度的影响研究

针对圆度误差对气体静压主轴回转精度的影响,建立了基于主轴圆度误差的气浮力和离心惯性力动态计算模型。以Talyrond 585LT-500圆柱度仪的检测结果为源数据进行计算,得出这两种力对气静压主轴回转精度的影响结果。经过分析得到以下结论:由轴套和转子圆度误差产生的不平衡气浮力对主轴回转精度的影响很小;由转子外圆表面圆度误差产生的离心惯性力对主轴回转精度的影响较大,且离心惯性力会显著影响主轴在高转速下的回转精度。     

基于主轴回转运动误差在线检测的二次相移三点法

提出了一种基于数据重组和反滤波的二次相移三点法圆度误差分离技术,可以先行分离出主轴的回转运动误差,从而能够实现运动误差的在线检测.通过对三个传感器的测量数据按照二次相移原则进行数据重组,可以在数据处理的首次操作时消除圆度形状误差的影响,从而在二次操作时先行得到运动误差.权函数的对比分析表明该方法与圆度三点法在本质上的同源性和统一性.仿真与实验结果均表明:该方法可以先后分离出运动误差和形状误差,具有良好的分离效果.     

车床主轴回转精度数字式单向测量法北大核心

车床主轴回转精度的测量是一项重要的测试课题。针对传统的测量方法需要使用基圆发生器,数据处理困难,测试结果难以在各车床间进行比较等问题,提出了利用数字式单向测量法对车床主轴回转误差进行动态测量。从分析回转误差的测试原理和误差性质出发,建立起回转误差的数学模型,利用信号分析的手段分离出基准球安装偏心误差,并通过计算机仿真对该数学模型及分离方法进行验证和分析。实验结果表明,采用本文的方法对C616主轴回转精度进行测量,其测量结果与DJ-HZ-1型机床回转精度测量分析仪的测量结果基本吻合。     

主轴回转精度测试方法研究

回转精度是衡量超精密主轴的关键技术指标。传统的回转精度测试方法存在不足,如单点法和2点法不能实现误差分离;多步法需要进行多次精确转位,不利于在线测量;传统3点法可实现误差分离,但存在原理误差,不能分离主轴回转误差中的一次成分等。文中提出了一种工程测试3点法,该方法采用3个传感器在被测件上严格定点采样;利用3点法圆度误差分离技术分离出被测件圆度误差,利用2点法偏心误差分离技术分离出测试系统偏心误差;从实时采样数据中剔除被测件圆度误差及偏心误差,实现主轴回转误差在线测量及状态监测。揭示了单周采样点数、传感器安装角、偏心误差、传感器误差及角位置误差等因素对3点法测试精度的影响规律,对工程测试3点法的参数选择及形状失真进行了综合分析和优化。试验结果表明:文中所提方法有效。     

Rotation error measurement technology and experimentation research of high-precision hydrostatic spindle

The hydrostatic spindle is widely applied in the field of high-precision machine tools, which has some advantages such as high stiffness, high rotary precision, and the high damping shock absorption. The spindle rotation error is an important index to measure the machining accuracy of machine tools. Due to the installing eccentric error of the test bar, conventional method based on the standard test bar to measure the rotation error indirectly is applied to the precision machine tools and common machine tools whose rotation error is greater than 1 μm only. In order to eliminate the installing eccentric error of the standard test bar, it presents a self-reference approach that takes the online finish turning test bar, rather than that of the standard test bar, as the measuring datum. Using the capacitive micro-displacement sensor and the LMS data acquisition equipment as the test platform, it designs a set of spindle rotation error measurement system. Then it studies the frequency domain three-point method and has the rotation error and roundness error of high-precision hydrostatic spindle separated. Experimental study shows that the rotation error and the roundness error of the spindle are 0.9 and 0.3 μm, respectively, under the circumstance of conventional standard test bar as the measuring datum. However, if it takes the online finish turning test bar as the measuring datum, the rotation error and the roundness error of the spindle are only 0.3 and 0.1 μm, respectively. The self-reference method is able to eliminate the installing eccentric error of standard test bar directly, and the measurement system has realized the accurate measurements of the rotation error and roundness error of the high-precision hydrostatic spindle.     

三点法中测头角位置的精密测量方法

研究了三点法圆度及轴系误差测量中测头角位置的精密测量方法。设计了能直接测量非接触电容传感器测头实测状态下的角位置的测角系统,提出了克服测头角位置测量误差及三个测头灵敏度标定误差影响的校正方法。实验表明：采用本文提出的“多刻线”法测角精度优于1′,测头角位置测量误差及三个测头灵敏度标定误差对测量精度的影响可降致最小。     

基于误差转换的汽车曲轴圆度及圆柱度误差评价数学模型构建研究

针对国内汽车曲轴轴颈圆度误差、圆柱度误差检测普遍存在的效率低、精度低等问题,建立基于误差转换的平面曲线和空间曲线误差数学模型,结合圆和圆柱的数学表达建立满足最小包容条件的圆度和圆柱度误差评定数学模型,并采用遗传优化算法计算出符合最小评定要求的曲轴轴颈形位误差,解决了理想包容要素位姿参数不精确的问题。同时,建立基于图像域的汽车曲轴轴颈形状误差检测试验台,针对测量过程中连杆轴颈沿主轴颈公转运动,从而导致连杆轴颈图像域检测数据存在坐标不归一问题,以曲轴法兰端特征孔为基准,通过模板匹配特征与孔边缘提取实现了连杆轴颈圆度和圆柱度测量数据空间坐标归一化处理。以某型号发动机曲轴为例进行大样本误差检测试验,并与三坐标测量机测得的结果进行对比,数据分析表明提出的曲轴轴颈形状误差检测方法的精度为1μm,且重复检测误差在0.1μm以内,证明了其理论上的正确性及实践操作的可行性。     

数控机床主轴径向运动误差在线高精度检测

数控机床加工工件时，在切削力的作用下，用“以被加工工件为测量基准”的测量方案，实时测量机床主轴的径向运动误差．为了提高信噪比，采用基于精确重构的小波变换算法去除加工时存在的噪声．这种新算法成功地应用于自行开发的在线检测装置中。为了掌握测量系统频域特征，还从谐波抑制和总体频域特性两方面做了分析。通过实验验证了该方法的正确性。     

Modeling and error analysis for assessing spindle radial error motions

The rotating accuracy of a machine tool spindle directly affects the roundness of machined parts. Commonly, a precision arbor and one or two probes are used to inspect the spindle axis error motion. When the spindle error motion is in the same order of magnitude as the accuracy of the reference arbor, it is desirable to separate the roundness error of the reference arbor from the spindle error. One of the methods used is the three-probe method. This paper presents an exact geometric model and error analysis for the conventional three-probe method. The exact model is used to show that there is an approximation error in the commonly used governing equations of the three-probe method. To reduce inaccuracy in the converted axis motion and arbor contour, the reference arbor accuracy should be at least ten times better than that of the axis motion. It is also shown that the mounting error of the probes should be less than one-fiftieth of the size of the axis motion and the arbor size. The exact geometric model developed in this paper can also be extended to analyze the accuracy of other spindle inspection or roundness measurement methods.     

回转一次直线误差对车削表面影响的精确分析

用数学方法,分析并验证在车削加工中,当主轴回转轴线作一次简谐直线运动时,对应加工工件轮廓曲线的"最小区域中心"位置及其运动轨迹,得出正确的圆度误差和偏心误差值;以及以上圆度误差值与误差运动方向无关的结论.     

Roundness measurement of spherical artifacts at arbitrary latitude

This technical note examines an approach to measuring the roundness of spherical artifacts at arbitrary latitude. A roundness measurement includes the combined contributions from the artifact’ form error and the spindle’ error motion. We show that it is possible to separate the spindle error from artifact form error at any inclination with respect to the axis of rotation if the axial and radial error motion is independently measured using an error separation technique such as Donaldson reversal. Comparison of the predicted and measured results shows agreement to less than a nanometer.