[发明专利]一种机床主轴回转精度在线间接测量方法

权利要求书

1.一种机床主轴回转精度在线间接测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用传感器测量主轴固接件上测量点的X、Y、Z三个方向的振动加速度信号；

2)建立主轴固接件上的测量点与主轴间振动的传递力学模型；

3)结合步骤1)测量点的振动加速度信号和步骤2)传递力学模型，得到主轴加速度信号；

4)将主轴加速度信号通过积分方法得到主轴位移信号，绘制主轴的径向轴心轨迹图和轴向轴心位移图；

5)对径向轴心轨迹图的和轴向轴心位移图的轨迹进行精度评定。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1)传感器为接触式加速度传感器；

所述传感器放置方式为：采用三个传感器分别放置在主轴固接件上的X、Y、Z三个方向或者采用一个三向加速度传感器放在固接件的一个点上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传递力学模型的建立过程步骤如下：

将主轴系统简化为质量单元、无质量弹簧单元；

质量单元由主轴、轴承内圈、轴承外圈、机壳和基座组成；

无质量弹簧单元由轴承滚子和无质量弹簧组成；

主轴和轴承内圈通过轴承滚子与轴承外圈、机壳和基座联接；轴承外圈、机壳和基座通过无质量弹簧与无位移大地联接；

无质量弹簧与基座的刚度相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)传递力学模型中，

主轴和测量点之间的振动关系如公式一：

其中：

m_x,m_y,m_z——机壳与基座在X，Y，Z方向的参振质量；

c_1x,c_1y,c_1z,k_1x,k_1y,k_1z——轴承X，Y，Z方向的阻尼和刚度；

c_2x,c_2y,c_2z,k_2x,k_2y,k_2z——基座X，Y，Z方向的阻尼和刚度；

u_x,u_y,u_z,v_x,v_y,v_z——主轴和机壳X，Y，Z方向振动位移；

对于机壳加速度和主轴加速度分解到频域中表示为公式二和公式三：

其中：

——机壳加速度；

——主轴加速度；

A_Un——机壳加速度幅值；

——机壳相位；

A_Vn——主轴加速度幅值；

α_n——主轴相位；

主轴加速度由机壳上测量点的加速度信号表示得到公式六：

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤5)采用最小二乘圆方法找到径向轴心轨迹图的最小二乘法圆心，对径向轴心轨迹图的轨迹进行精度评定，采用时频域变换的方法对轴向轴心振动位移图的轨迹进行精度评定。