[发明专利]一种机床主轴回转精度在线间接测量方法

说明书

本发明公开了属于机械加工技术领域的一种机床主轴回转精度在线间接测量方法。所述方法通过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，得到主轴加速度信号；经过积分方法得到主轴位移信号，并绘制主轴的径向轴心轨迹图和轴向轴心位移图；最后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。本发明提供一种测量加工状态下机床主轴回转精度的方法，能得到主轴的轴向和径向绝对位移，具有测量准确、适用范围广、易安装等优点，对机床加工精度的预测、机床动态性能的评估、机床在线预警具有重要意义。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种机床主轴回转精度在线间接测量方法。

背景技术

制造业是衡量一个国家生产能力、国民经济水平和综合国力的基础性、支柱性产业。我国己然是一个制造业大国，数控设备在国民经济发展中扮演着重要角色，伴随着我国国民经济的快速发展，国内数控机床的数量也越来越多，在我国的应用也越来越普遍，己成为各企业保证产品质量与提高生产效益的关键设备。目前，国内机床的最高加工精度达到0.002mm，国外生产的机床最高0.01-0.3um，国内外机床加工精度的差距，严重制约了国内经济的发展。

现有技术发现，机床的加工误差约有30％—70％是主轴的回转误差造成的，而且该比例随精度的提高而加大。在静态时，国内外机床主轴的回转精度相同，而当机床达到一定转速时国产机床主轴回转精度明显低于国外的。机床主轴的回转精度是机床的重要指标之一，它直接影响被加工零件的精度。在目前的生产工程中，对机床主轴回转误差的测量多采用静态法(低速空载状态下的)。此类测类方法要设计出专用的工装或者利用特殊的传感器进行测量，使用复杂、经济性很差，而且这类方法不能真实反映机床主轴在切削状态下的回转精度。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种机床主轴回转精度在线间接测量方法，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。

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。

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；

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；