基于频域三点法的主轴回转误差测量方法与应用研究
精密测量技术是精密和超精密加工技术中的关键一环,也是精密和超精密加工技术中备受国内外重视的热点和难点。特别是基于误差分离技术的形状误差和回转误差的测量和评定,一直是国内外研究的重点。主轴回转精度的测量不可避免会混入被测件本身的形状误差,偏心误差以及随机性误差。而对于高精度主轴回转精度的测量,混入的形状误差不能忽略,同时要去除偏心和减小随机误差的影响,因此主轴回转精度测量技术的研究焦点在于误差分离技术的研究。
本课题对频域三点法误差分离技术进行了研究,并进一步推导出了近似三点法。鉴于频域三点法误差分离原理的复杂性,从提高算法运行速度和优化用户界面方面入手,通过Matlab和VC++联合编程,运用模块化程序设计思想,编写了主轴回转误差测量软件系统。为确保频域三点法回转误差分离技术的可行性和准确性,对其进行了更加深入的研究。首先根据误差信号各组成部分的几何特征,建立了一个模拟误差数据模型。其次通过模拟误差数据运用Matlab对频域三点法进行仿真分析,分析结果验证了频域三点法的可行性。再次探讨了频域三点法主轴回转误差分离技术的误差来源和抑制方法,并运用Matlab对主要误差来源进行仿真分析,在仿真分析的基础上,对比了频域三点法与近似三点法的分离精度,研究了频域三点法测量回转误差时传感器安装角度误差、标准球精度量级以及噪声对分离精度的影响。最后针对精密滚珠螺母机床主轴回转精度的测量要求,以仿真分析的结果为依据,选择优化的传感器安装角度和位置公差,设计了一套适用于该主轴的测量装置,并拟定了测量方案。
在实验研究方面,本课题在近似三点法原理的基础上,搭建了一个主轴回转误差测量的硬件系统,并运用本课题设计的回转误差测量软件系统对广东工业大学高速加工实验室的空气静压轴承主轴进行回转误差的实际测量。测量结果说明了近似三点法误差分离技术的有效性及测量系统的可靠性,为频域三点法主轴回转误差测量系统的应用奠定基础。
主轴回转误差;圆度误差测量;频域三点法;回转误差分离;仿真分析
广东工业大学
硕士
机械制造及其自动化
马平
2011
中文
TH161.21;TG806
76
2011-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）