超精密车床主轴回转误差测试系统的研究

发布时间：2017-05-13 15:21

  本文关键词：超精密车床主轴回转误差测试系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超精密主轴回转误差是影响加工工件表面质量的最主要因素,研究超精密主轴回转误差对于评价主轴回转精度,监测诊断主轴运行故障,预测机床加工工件表面形状误差,加工误差补偿及提高机床加工精度等有重要意义。本文将以超精密车床为研究对象,对主轴的回转误差进行研究。主轴回转误差包含主轴径向运动误差,倾角运动误差和轴向运动误差。在试验中,主轴回转误差测量数据中混有被测件的形状误差,不可忽略。所以,提取主轴回转误差的核心问题是误差分离。本文以三点法频域误差分离技术为基础,研究主轴的径向运动误差和倾角运动误差的分离。建立传感器测量值的实际模型,从其解析构成角度证明最小二乘偏心运动对主轴径向误差运动的不可分离性。给出实际测量环境下传感器安装角位置偏差和测量坐标系位置对误差分离精度的定量分析,为超精密车床主轴回转误差纳米级测量采集数据的可靠性提供理论保证。从超精密车床加工工件表面成形角度分析去除一阶谐波分量的依据。在频域中连续对信号进行除噪、滤波、提取同步运动误差和三点法误差分离。建立主轴倾角运动误差分离算法,从双截面测量数据中分离出倾角运动误差。确定针对超精密车床主轴径向运动误差和倾角运动误差的测量试验方案,搭建超精密车床主轴回转误差测试系统。进行三点法误差分离,获取主轴的径向运动误差。在径向误差分离的基础上,依据本文建立的倾角运动误差分离算法,进行倾角误差测量试验,获取主轴倾角运动误差。研究了超精密车床不同转速下,其径向运动误差和倾角运动误差的变化情况。利用最小二乘圆评价主轴回转精度和从机床加工角度分析主轴回转误差对加工工件表面成形的影响。设计超精密车床主轴回转误差测试系统上位机软件,统筹管理数据采集,数据处理,误差分离及评价。本文的研究成果主要是建立一套完整的超精密车床主轴回转误差测试系统,包括测试系统的硬件部分和软件部分。定量分析测试系统硬件部分的可靠性,保证测量数据的可信度。建立主轴倾角运动误差的分离算法和实际测量试验方案,可利用倾角误差运动计算各截面的径向运动误差。
【关键词】：超精密车床 主轴回转误差 径向运动误差 倾角运动误差 误差分离
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析9-14
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.2.3 国内外文献综述的简析13-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 第2章 主轴回转误差分析及测试系统设计15-31
• 2.1 主轴回转误差测量原理15-18
• 2.1.1 主轴回转误差及测量方法15-16
• 2.1.2 三点法误差分离原理16-18
• 2.2 测量误差来源及影响18-22
• 2.2.1 传感器读数误差影响18-19
• 2.2.2 安装偏心对误差分离的影响19-20
• 2.2.3 传感器安装角偏差对误差分离的影响20-21
• 2.2.4 传感器安装线偏差对误差分离的影响21-22
• 2.3 回转误差运动对工件表面成形的影响22-26
• 2.4 测试系统设计26-30
• 2.4.1 硬件系统设计26-28
• 2.4.2 软件系统设计28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 径向运动误差分离及实验研究31-50
• 3.1 径向运动误差分析31-41
• 3.1.1 最小二乘偏心对径向运动误差的不可分离性31-34
• 3.1.2 同步误差和异步误差的频域提取34-36
• 3.1.3 径向运动误差数据的频域连续性处理36-39
• 3.1.4 主轴回转精度的评价39-41
• 3.2 径向运动误差测量实验及分析41-49
• 3.2.1 传感器安装角位置的确定41
• 3.2.2 测试工件选取及安装偏差消除41-42
• 3.2.3 位移传感器初始间隙的安装要求42-43
• 3.2.4 径向误差测量试验方案43-44
• 3.2.5 径向运动误差分离实验数据处理44-47
• 3.2.6 主轴转速对径向运动误差的影响47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 倾角运动误差分离及实验研究50-62
• 4.1 倾角运动误差分析50-55
• 4.1.1 轴线平均线的确定50-52
• 4.1.2 双截面测量坐标系的相对位置52-53
• 4.1.3 倾角运动误差计算53-55
• 4.2 倾角运动误差测量实验及分析55-61
• 4.2.1 倾角运动误差测量实验方案55-56
• 4.2.2 相同点位非同时测量值的相位矫正56-57
• 4.2.3 倾角运动误差分离实验数据处理57-60
• 4.2.4 主轴转速对倾角运动误差的影响60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 黄长征,李圣怡;超精密车床主轴回转误差运动的动态测试[J];航空精密制造技术;2002年04期

  本文关键词：超精密车床主轴回转误差测试系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：362916