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1、主軸動態(tài)回轉(zhuǎn)精度測試介紹一、前言?????數(shù)控機床主軸組件的精度包含以下兩個方面:1.幾何精度-主軸組件的幾何精度,是指裝配后,在無負載低速轉(zhuǎn)動(用手轉(zhuǎn)動或低速機械轉(zhuǎn)速)的條件下,主軸軸線和主軸前端安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動,以及主軸對某參考系統(tǒng)(如刀架或工作臺的縱、橫移動方向)的位置精度,如平行度和垂直度等;2.回轉(zhuǎn)精度-指的是主軸在以正常工作轉(zhuǎn)速做回轉(zhuǎn)運動時,軸線位置的變化。?二、主軸回轉(zhuǎn)精度的定義?????主軸在作轉(zhuǎn)動運動時,在同一瞬間,主軸上線速度為零的點的聯(lián)機,稱為主軸在該瞬間的回轉(zhuǎn)中心線,在理想狀
2、況下,主軸在每一瞬間的回轉(zhuǎn)中心線的空間位置,相對于某一固定的參考系統(tǒng)(例如:刀架、主軸箱體或數(shù)控機床的工作臺面)來說,應該是固定不變的。但實際上,由于主軸的軸頸支承在軸承上,軸承又安裝在主軸箱體孔內(nèi),主軸上還有齒輪或其它傳動件,由于軸頸的不圓、軸承的缺陷、支承端面對軸頸中心線的不垂直,主軸的撓曲和數(shù)控機床結(jié)構(gòu)的共振等原因,主軸回轉(zhuǎn)中心線的空間位置,在每一瞬時都是變動的。把回轉(zhuǎn)主軸的這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置定義為主軸的理想回轉(zhuǎn)中心線,而且與固定的參考坐標系統(tǒng)聯(lián)系在一起。這樣,主軸瞬間回轉(zhuǎn)中心線的空間位置相對于理
3、想中心線的空間位置的偏離就是回轉(zhuǎn)主軸在該瞬間的誤差運動。這些瞬間誤差運動的軌跡,就是回轉(zhuǎn)主軸誤差運動的軌跡。主軸誤差運動的范圍,就是所謂的「主軸回轉(zhuǎn)精度」。由此可見,主軸的回轉(zhuǎn)精度,說明回轉(zhuǎn)主軸中心線空間位置的穩(wěn)定性特點。三、主軸回轉(zhuǎn)精度量測3.1主軸回轉(zhuǎn)誤差運動的測量與研究目的?????對主軸回轉(zhuǎn)誤差運動的測量和研究有兩方面的目的:(1).從設計、制造的角度出發(fā),希望通過測量研究找出設計、制造因素與主軸誤差運動的關(guān)系,及如何根據(jù)誤差運動的特點,評定主軸系統(tǒng)的設計和制造質(zhì)量,同時找出產(chǎn)生誤差運動的主要原因,以便做進一
4、步改善。(2).從使用的角度出發(fā),希望找出主軸運動與加工精度和表面粗糙度的關(guān)系,及如何根據(jù)誤差運動的特點,預測出數(shù)控機床在理想條件下所能加工出的工件幾何與表面粗糙度,給選用數(shù)控機床及設計數(shù)控機床提出依據(jù)。3.2主軸回轉(zhuǎn)精度之測試方法?????主軸回轉(zhuǎn)精度之測量方法,有直接測量法與間接測量法(試件法)兩大類,其中直接測量法又有靜態(tài)與動態(tài)測量兩種方式。(1).靜態(tài)測試法-?????在主軸錐孔中插入精密之測試棒,用量表接觸試棒的表面和端面,輕輕旋轉(zhuǎn)主軸量測在不同角度上的讀值。優(yōu)點:測量方法簡單,容易操作,能檢驗出主軸錐孔中
5、心線與回轉(zhuǎn)中心線是否同心;缺點:不能反映主軸在實際工作轉(zhuǎn)速下的誤差運動,且不能反映該誤差運動可能造成的加工形狀誤差及對表面粗糙度的影響。(2).動態(tài)測試法-?????以標準試棒偏心安裝,在徑向固定兩互相垂直的位移傳感器,再軸向另安裝一垂直方向的位移傳感器,其信號經(jīng)放大器輸入示波器,測量旋轉(zhuǎn)敏感方向的主軸誤差運動。3.3運動誤差圖名詞解釋(1).總誤差運動(TotalErrorMotion)-以足夠多的圈數(shù)記錄下的全部誤差極坐標圖,它代表主軸在一定轉(zhuǎn)速下的誤差運動情形。(2).平均誤差運動(AverageErrorMo
6、tion)-是總誤差運動極坐標圖的平均輪廓線,代表該機臺在理想切削條件下所能加工出零件的最好圓度。(3).隨機誤差運動(AsynchronousErrorMotion)-是總誤差運動對平均誤差運動的偏離,它表示在理想切削條件下所能獲得的加工表面粗糙度。(4).基本誤差(FundamentalError)-平均誤差運動的最密切圓,代表主軸軸心線每轉(zhuǎn)一次的軸向誤差。(5).殘余誤差(ResidualError)-平均誤差運動對基本誤差圖像的偏離,代表端面加工的平面度。? ???????3.4主軸動態(tài)回轉(zhuǎn)精度分析A.造成徑
7、向運動誤差(RadialErrorMotion)的原因:有兩個主要的原因造成數(shù)控機床上之主軸回轉(zhuǎn)精度誤差:1.軸承(Bearings),包含軸承不對心(bearingalignment)。2.機臺結(jié)構(gòu)變形造成主軸與量測點間的動態(tài)位移(Structuralmotionbetweenwheretheprobeismountedandthespindle.)。B.造成徑向平均誤差(AverageError)的原因:1.????軸承內(nèi)(外)環(huán)軌道不圓(Outofroundstationarybearingraces)。2.?
8、???軸承座不圓(Outofroundbearingseats)。3.????軸承座不對心(Misalignedbearingseats)。4.????主軸動不平衡偶合結(jié)構(gòu)剛性不均勻(OutofBalanceconditioncoupledwithnon-uniform),(I.e.astructurethatisweakinonedirect