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,回转误差运动的频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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

油阻尼支承对主轴回转精度的影响

主轴回转系统的振动位移是径向误差运动的重要组成部分。本文应用谱分析的方法,讨论了车床主轴油阻尼支承对其回转轴线径向误差运动的影响,以加油阻尼与不加油阻尼的对比结果,说明对于承受交变负载的主轴,油阻尼支承可以提高机床工作状态下的主轴回转精度。     

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。     

圆光栅配合自准直仪测量主轴径向运动误差

提出一种在线非接触式测量主轴径向回转误差的方法,为验证其准确性,搭建了主轴回转误差测量装置并进行了比对实验。该方法主要由圆光栅、读数头、环形平面镜以及激光自准直仪组成。首先,将圆光栅及环形平面镜安装在主轴上,并在双顶尖装置中将光栅安装偏心误差和平面镜与主轴不垂直误差进行标定。然后,将主轴安装在转台上,双读数头对径安装,自准直仪安装在平面镜下方。在主轴回转过程中,双读数头圆光栅可以测得主轴径向运动误差,自准直仪可以测得主轴径向运动误差方向上的偏摆角误差。最后,根据主轴上一点的径向运动误差及其在此方向上的偏摆角误差便可以计算出主轴轴向各个点的径向回转误差。设计了比对实验,结果表明在主轴径向回转误差为±12μm时,本方法与传统单向法比对残差在1μm以内。本文提出的主轴径向回转误差测量方法可以应用到精密主轴回转类装置中,实现在线检测主轴径向回转误差的目的。此外,该方法无需采用标准球,不受轴表面粗糙度、圆度等的影响。     

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。     

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…     

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。     

精密离心机主轴回转精度的仿真

首先给出了气体静压轴承承载能力及刚度随偏心量变化曲线;并在此基础上应用动力学仿真软件仿真了静不平衡、主轴铅垂度误差以及二者综合作用下的精密离心机主轴运动模式及其引起的径向回转误差和失准角。研究表明,当静不平衡与回转中心在同一水平面内时,精密离心机主轴做圆柱运动;静不平衡量存在轴向偏移或存在主轴铅垂度误差时,主轴做圆锥运动,并且失准角随静不平衡量和铅垂度误差增大而增大;二者综合作用时主轴做圆锥运动,引起的径向回转误差和失准角由二者共同决定。研究结果有助于验证前人对精密离心机主轴运动模式的理论分析,并计算不同工况下径向回转误差和失准角。     

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.     

机床主轴运动误差的在线高精度测量

初值问题是影响时域三点法测量机床主轴回转运动误差的主要因素。为此 ,提出先用频域法确定圆度误差的误差初值 ,然后用时域三点法测量数控机床主轴运动误差的新方法并实证该方法的正确     

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。     

机床主轴运动误差的在线高精度测量

常规时域三点法误差分离技术可以在线测量机床主轴的回转运动误差，但初值问题是影响测量精确程度的主要因素。为此，作者提出了先使用频域法确定表面形状误差的误差初值，然后用时域三点法测量数控机床主轴运动误差的新方法。该方法有效地解决了限制时域三点法应用的初值问题，实验证实了该方法的正确性。     

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。     

单向模拟加载状态下车床主轴回转精度的测试

本文提出了用径向加载器,在模拟径向切削力的条件下测量车床主轴回转精度的方法。得到了在精加工、半精加工范围内,车床主轴承载情况下主轴回转精度与转速与径向载荷的关系曲线。并且作了模拟加载与实际切削的对比试验。结果证明,在模拟加载条件下得到的测试结果,在一定程度上反映了实际切削时的主轴回转精度。本文还着重分析了几个典型的误差分量。实验证明:1.随转速的增加,主轴回转误差变化的趋势是明显的上升。2.切削力的变化对不同频率的误差分量的影响是不同的。但对回转误差总的幅值影响较小。3.主轴组件的振动状态和主轴前轴承的状态是影响主轴回转精度的主要因素。     

精密离心机结构安装误差对主轴回转精度的影响

针对精密离心机的精度控制,建立了精密离心机结构安装误差对静压气体轴承主轴回转精度影响的定量计算模型,运用该模型开展了多方面结构安装误差参量对主轴回转精度影响规律的研究。研究表明主轴回转误差随转盘与静压气体轴承轴线间偏心量、静压气体轴承轴线铅垂度安装误差和转盘与静压气体轴承轴线安装垂直度误差的增加而增大,其中偏心量和垂直度误差对主轴回转误差的影响较大,铅垂度误差对主轴回转误差的影响较小。研究可为精密离心机的设计提供帮助。     

单向模拟加载状态下车床主轴回转精度的测试

本文提出了用径向加载器,在模拟径向切削力的条件下测量车床主轴回转精度的方法。得到了在精加工、半精加工范围内,车床主轴承载情况下主轴回转精度与转速与径向载荷的关系曲线。并且作了模拟加载与实际切削的对比试验。结果证明,在模拟加载条件下得到的测试结果,在一定程度上反映了实际切削时的主轴回转精度。本文还着重分析了几个典型的误差分量。实验证明:1.随转速的增加,主轴回转误差变化的趋势是明显的上升。2.切削力的变化对不同频率的误差分量的影响是不同的。但对回转误差总的幅值影响较小。3.主轴组件的振动状态和主轴前轴承的状态是影响主轴回转精度的主要因素。