对主轴回转精度测量和研究中的若干问题的看法

本文作者对主轴回转误差运动的测量和评定中的若干问题,包括主轴回转误差运动的基本概念和几何学,回转误差运动的颇率特点及其对加工精度的影响,研究回转误差运动的目的和方法,误差运动的记录方式,圆图象记录中基圆半径和被测误差运动值之比的合理选择等问题,阐述了自己的看法,同时对如何提高主轴回转误差运动的测量精度和今后的研究方向,也作了简要的概述。     

主轴回转误差测量技术研究现状

主轴回转误差是超精密领域的一个重要参数,准确测量主轴回转误差,对控制主轴运动、提高加工精度而言具有重要意义.介绍了主轴回转误差测量技术的研究现状.现有的主轴回转误差测量技术可以分为探针法、光学法、刻痕法,对探针法中常用的反转法、多点法、多步法进行了原理论述与误差分析.     

主轴回转运动精度的计算机视觉测量系统

基于计算机视觉测量技术,建立了机床主轴回转运动精度测量系统。系统主要由CCD 摄像机、计算机和相应的图像处理软件组成。利用图像传感器记录靶标特征点运动轨迹,经过图像处理软件的数据处理,可直接测得主轴的回转运动。由于靶标特征点的提取直接影响系统的测量精度,因此提出了以圆形标记作为靶标图案,采用面积矩方法提取圆心来提高系统测量精度。在MATLAB 环境下编程实现图像处理和数据计算,采用最小区域圆法计算主轴回转误差。最后采用该系统对车床主轴进行了测量,试验证明,系统可以实现主轴回转运动精度的精确、快速测量,且精度达到微米级。     

永磁同步型磨削电主轴运动精度分析

随着高档数控机床对主轴的运动精度的要求不断提高,研究永磁同步型磨削电主轴运行精度问题是十分必要的。在基于主轴振动误差和热分析的基础上,分别建立了径向误差运动、倾角误差运动和轴向误差运动数学模型。应用最小二乘法近似算法拟合主轴径向误差运动轨迹,然后对倾角运动误差进行建模,得到主轴回转轴线的倾斜角度。结合时域和频域信号分析方法,对轴向运动误差轨迹展开分析。为了实现一次测量主轴径向和轴向误差位移,并且获得主轴热误差,采用了典型的双标准球5-DOF测量主轴误差装置。通过国产某机床厂所研发永磁同步型磨削电主轴在试运行时主轴回转误差问题进行了实验。研究结果表明:当转速升高到最高转速,径向误差和轴向误差升高,离心力对主轴精度作用更加明显;当存在主轴偏心时,径向误差运动轨迹为逐渐由近似圆过渡到花瓣状态;双标准球五点法测试方法不仅可以判断电主轴制造存在的制造、装配等问题,并且该实验方法可应用于电主轴误差运动的实验,同时满足倾角误差、轴向误差运动和主轴温度变形的测试。     

一种圆柱度测量基准的误差分离方法

通过对主轴回转误差运动的分析，结合三点法圆度误差分离技术，提出了一种完全分离圆柱度测量基准误差的分离方法，即利用主轴回转轴线平均线、测量传感器及直行导轨之间的空间位置关系，建立相应的坐标系，在分离出被测截面圆度误差、最小二乘圆心初始坐标的基础上，完整地分离出影响圆柱度精密测量的径向回转运动误差和导轨的直行运动误差。该技术不仅可以消除测量基准误差对圆柱度测量精度的影响，还可以实现主轴回转误差、导轨直线度以及导轨对主轴平行度误差的精密测量，对高精度误差补偿加工和机床的精度检验也具有重要意义。     

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。     

机床主轴回转精度的数学描述和分析

本文对机床主轴回转精度的一些基础理论问题（如主轴误差运动的数学描述、误差运动的频率分析、误差运动各次频率分量对加工的影响等）进行了数学推导和理论分析。对于进一步研究主轴回转精度的各种具体的测试方法,特别是测试数据的处理方法,这些内容可提供理论性的依据。文章还论述了目前广泛使用的圆图象法存在的问题,并介绍了直角座标法的基本原理。     

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。     

五点法测量机床主轴轴向及倾角的运动误差

提出了测量机床主轴的轴向及倾角运动误差的端面五点法。在轴端面绕轴心的某一圆周上,垂直于轴端面,按通过误差分析优化确定的位置,布置五个测头,在主轴回转一圈中同时测得主轴的轴向及倾角运动误差以及端面基准的形状误差,并将测头的读数及定位误差的影响降至最低程度。本方法可用于机床主轴回转精度的实时测量,试验表明其测量精度可达亚微米级。     

主轴特性及其鉴定方法

主轴特性分为四类,即回转精度、柔度和负载能力、热稳定性以及振动或结构运动。每种特性都会直接或间接地影响主轴的有效精度,因而在鉴定主轴特性时必须给以测量。 回转精度是指主轴回转时主轴中心线的偏移量,它由重复性和非重复性的两种运动组成。重复性误差通常是由轴颈的几何形状误差、挠度(不变的)和轴颈与轴承的不同心度所引起的。非重复性误差一般是由轴承或结构的随机运动、负载不稳定而产生的挠度所引起的。主轴回转误差如图1所示,它有三种基本形式:即角运动、轴向窜动和纯径向运动;此外还有两种合成运动:即轴向窜动与角运动所合成…     

主轴回转精度的评定原理及计算程序

一、概述在理想的情况下,机床主轴回转轴线在空间的位置是固定不变的。但是实际上,由于存在着轴承的轴颈加工误差,存在着回转过程中的静力学和动力学等方面的影响,主轴的回转轴线在空间的位置是不断变化的。这一变化直接反映到加工零件的形状精度和表面光洁度。因此机床主轴的回转精度是评定机床精加工性能的一项极重要的依据。为了测得这一运动误差,我们研制了主轴回转精度测量系统。该系统包括:主轴回转精度测量仪、数据处理装置和记录仪三部分。系统的测量方法见图1。     

金属切削机床主轴运动误差影响的数学分析

在研究金属切削机床加工误差的基础上,针对机床主轴回转运动误差中的径向跳动误差、角度摆动误差和轴向窜动误差,以车床和镗床主轴为例,建立了主轴回转运动误差数学分析模型,从数学几何角度分别对上述主轴回运动城的加工精度影响结果进行了定量分析,并推导出了由此产生的各类加工几何误差不同的数学表达式。通过这些数学表达式可以定量地计算出机床主轴由于回转运动误差产生的加工几何误差数值。     

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。     

轴的回转精度的数据处理

轴的回转精度的测试和评价是精密机械研究的重要课题之一。例如,机床主轴的回转精度对加工零件的形状精度和表面光洁度有很大影响(近年来有些超精密零件对机床主轴回转精度的要求达0.01μ)。又如,陀螺仪的主轴回转精度直接影响其指向精度。然而,目前对回转精度的定义尚不甚明确。通常用“误差运动(error motion)”来表示回转精度。虽然把误差运动定义为“回转轴线在空间的运动”,但所谓“轴的回转轴线”究竟指的是什么,至今尚无较明确的说明,也存在有争论。     

基于三点法的主轴回转精度实验分析

应用三点法的测量系统,对气浮主轴的回转精度进行测量。该测量系统主要由纳米级圆度的标准球、多通道双灵敏度电容位移传感器组成。通过搭建实验平台,建立误差分离模型,对三点法测量气浮主轴回转精度进行分析,利用误差分离算法对实验得到的数据进行处理,然后利用MATLAB对测得的原始数据进行仿真,得到气浮主轴在不同转速下的回转精度。分析出不同因素对回转误差影响的趋势并进行归纳,为气浮主轴回转精度的控制和在线监测提供了理论依据。     

SL50型数控车床主轴回转精度的可靠度研究

通过以SL50型数控车床的主轴组件为例,深入分析了产生主轴回转误差运动的原因,提出该数控车床主轴轴承的预紧力界定范围。对该数控车床主轴轴承磨损情况做了可靠性统计分析,建立了主轴回转精度寿命的可靠度模型,主轴轴承磨损量与其工作小时数几乎成线性关系。在该数控车床工作15000小时和20000小时后,分别检测了主轴径向跳动的误差、主轴轴向窜动误差和卡盘端面跳动误差,对主轴回转精度的下降情况做了统计分析,并进行了回转精度可靠度计算。     

主轴回转误差的测量和评定方法

主轴回转误差是影响机床加工的几何精度和表面光洁度的重要因素之一。因此对其分析和研究日益引起人们的重视。本文就主轴回转误差的基本概念、误差测量、评定方法以及各种因素对测量结果的影响和消除方法作了综合性的介绍     

高速电磁主轴回转精度的分析

运用复数型频率分析的数学工具,建立了磁悬浮主轴系统回转运动数学模型,推导了主轴回转误差运动轨迹方程,定义了回转精度,给出了电磁主轴系统回转精度的测试方法,定量分析了影响主轴回转精度的主要因素。     

主轴回转误差运动及其对齿轮加工精度的影响

本文对主轴回转误差运动的分类及其数学描述进行了较详细的介绍。并采用圆矢量函数方法分析了主轴回转误差运动对齿轮加工精度的影响。     

数控车床主轴热变形检测及回转精度评定

针对主轴回转热误差包含的多种误差分量,采用双向正交法测量了不同转速温度场下数控车床主轴热变形所引起的回转误差。以复向量描述主轴回转精度理论为基础,利用FFT误差分离方法,从传感器测得的信号中分离并去除检棒的安装偏心及热变形导致的回转中心的偏移量,从而得到精确的主轴回转热误差信息,进而评定数控机床主轴热变形对加工精度的影响。