超精密静压支承部件及其在超精密加工机床的应用

超精密加工技术与装备在近年得到极大发展。超精密静压部件是超精密加工装备关键共性部件。以平面气体静压支承为例,介绍了静压支承基本工作原理。对超精密液体/气体静压主轴、导轨和转台的结构特点、技术特性、应用场合作了较全面的介绍;以典型超精密加工机床为例,介绍静精密静压主轴、导轨和转台在超精密加工机床中的应用。     

带标准分度转台的激光角度干涉仪的不准直误差模型

为了探讨带标准分度转台的激光角度干涉仪在测量过程中的安装不准直误差对测量结果的影响,在分析回转轴转角误差测量原理的基础上,根据测量光路的几何特征变化规律,提出测量系统的不准直误差模型。研究不准直误差变化对转角误差测量结果的影响,明确了为保证最终测量结果的精度在±1″内宜采取的误差控制措施。通过与自准直仪配合高精度多面棱体方法进行比对实验,并利用不准直误差模型对测量结果进行修正后,可以将测量结果的最大差值减小为-0.52″。结果表明所建立的误差模型的正确性,在准确评估和提高测量系统的精度上有一定的推广价值。     

电主轴调速负载特性测试装置及方法

为了实现高速电主轴调速负载特性测试,准确获取高速电主轴功率-转矩-转速三者之间的关系,搭建了一种基于电力测功机的电主轴调速负载特性测试系统,开展了电主轴稳定可靠运行下的机械特性和负载特性研究,通过研究电主轴负载在额定功率范围内的负载点选取及在不同测试频率下的测试模式,确定了电主轴调速负载特性测试参数,建立了包括负载调节、转速调节、数据采集和数据处理与分析方法等具体规定的电主轴测试规范。通过实例验证了电主轴调速负载特性测试系统及方法的适宜性和准确性。     

应用激光跟踪仪的三坐标测量机几何误差检测方法

几何误差是三坐标测量机的重要误差来源。当前三坐标测量机几何误差检测方法存在效率低、测量精度不高的问题,严重影响三坐标测量机使用性能的进一步提升。为此,提出了一种应用激光跟踪仪的三坐标测量机几何误差检测与直接分离方法。首先,基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立三坐标测量机几何误差模型;其次,建立激光跟踪仪测量几何误差的数学模型,以三坐标测量机几何误差特性为约束条件,结合Levenberg-Marquardt方法,从而实现了几何误差的直接分离。最终,应用该方法在某三坐标测量上进行了几何误差检测试验,并使用激光干涉仪进行了单项定位误差和空间位置误差的检测对比。试验结果表明该三坐标测量机X轴、Y轴和Z轴定位误差分别为-27.06μm、43.75μm和36.76μm,X轴、Y轴垂直度误差为-82.89μrad,是其主要误差来源;预测最大空间误差为76.64μm,位于测量空间的极限区域。辨识结果与激光干涉仪检测结果相比,X轴、Y轴和Z轴定位误差最大相差7.43μm,体对角线预测定位误差最大相差10.51μm;与其他跟踪测量方法相比,X轴和Y轴空间位置误差与激光干涉仪检测结果相差最小为5.3μm,验证了该方法的有效性。该方法可在2h内实现三坐标测量机17项几何误差的检测,具有快速和高精度的优点,在三坐标测量机和数控机床精度检测领域有较大的应用前景。     

激光跟踪仪测量工业机器人位置距离准确度的不确定度研究

为了评定工业机器人位置距离准确度测量结果的分散性,在研究激光跟踪仪的测量原理和工业机器人位置距离准确度测量方法的基础上,分析了影响测量结果的各不确定度因素及其相互影响关系,提出了综合评估测量不确定度的方法。结果表明该方法分析结果可靠。评定结果可作为仪器精度的现场评估、不同测量仪器的现场测量精度比较以及分析环境变化、人员操作等对测量结果影响的依据,并为提高综合测量精度提供方向指导。     

加工中心快速可靠性试验关键技术研究

为了准确评价加工中心的可靠性,以KVC 1400B型三轴加工中心为研究对象,对其快速可靠性试验关键技术进行研究。首先,基于加工中心故障统计与加工中心故障机理分析确定了加工中心快速可靠性试验总体方案;其次,对加工中心可靠性试验项目及流程与条件及方法进行了明确,并实现了加工中心可靠性试验系统构架搭建与方案设计;最后,在样机上进行了一系列的加载试验,通过对现场试验故障数据与以往故障数据的比对分析验证了文中加工中心快速可靠性试验技术的可行性和准确性。     

基于GB/T 23567系列标准的加工中心快速可靠性试验系统研制

针对加工中心快速可靠性试验中加载手段不足的问题,基于GB/T 23567系列标准对加工中心快速可靠性试验系统进行功能分析与设计,构建基于模拟工况的轴向加载装置与主轴加载装置,实现轴线载荷加载控制以及主轴扭矩加载控制。使用该系统对样品开展一系列加载试验,通过对比分析可靠性指标,验证了该可靠性试验系统的功能。研究结果为提高行业数控加工中心可靠性试验和检测能力提供支撑。     

自研角度计量转台在圆分度器件校准中的应用

为了实现亚角秒级圆分度器件的高精度校准,建立了基于角度计量转台和自准直仪的角度测量系统,研究了基于无实物基准的圆分度误差检测方法和控制测量系统引入误差的策略。简要介绍了基于真空预载气浮支承和超声马达驱动的自研转台的结构,搭建了整个测量系统。利用圆封闭原理和最小二乘原理分析了圆分度误差的测量算法,讨论了测量过程的误差来源,并分析了抑制各误差源的方法。最后,在构建的测量系统上测量了多齿分度台的圆分度误差,并对测量不确定度进行了分析。实验结果表明：自研计量转台和被校多齿分度台的最大圆分度误差分别为0.12″和0.15″,测量不确定度为0.05″（k=2）。通过比对,表明测量系统能够实现亚角秒级圆分度误差的高精度校准。     

基于多探头扫描法的运动直线度测量对比分析

为了识别多探头扫描法的测量误差控制要点，制定方法选择策略，建立了多探头扫描法误差模型和对比试验平台，对比研究了逐次两点法和频域三点法。首先，简要介绍了多探头直线度误差分离原理；其次，利用MATLAB搭建仿真分析系统，在时域和频域上分析了多种影响因素分别对两种方法测量误差的影响规律；最后，在相同试验环境下，基于影响因素控制在搭建的测量系统上对两种方法进行了对比试验。试验结果表明，频域三点法和逐次两点法测得的运动直线度误差最大差值为0.06μm,分离出的标准尺直线度误差最大差值为0.11μm,两种方法分离获得的测量结果趋势相似，频域三点法可以提供的直线度误差信息更全面。