成套回轉裝備主軸動態回轉誤差的測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種精密機床或精密離心機等成套回轉裝備主軸動態回轉誤差的測量裝置，屬于精密儀器制造及測量技術領域。
【背景技術】
[0002]作為精密機床、精密轉臺以及精密離心機等成套裝備的核心部分，主軸的回轉誤差測量很大程度上影響著精密零部件的加工精度以及慣性儀表的標校精度。尤其在精密機械加工領域，機床熱變形、結構誤差、主軸回轉誤差、環境振動等眾多因素均是影響機械零件加工誤差的因素。隨著機床的加工精度達到亞微米甚至納米量級，主軸回轉誤差引起的零件加工誤差將成為制約精密機械加工精度的主要影響因素。相關試驗表明精密車削加工的零件圓度誤差約有30%?70%是由車床的主軸回轉誤差引起的，而且機床的精度越高，其主軸回轉誤差在各種加工誤差源中所占的比例越大。
[0003]在目前的主軸回轉誤差測量原理及技術手段不能從根本上改變的情況下，回轉誤差測量要以主軸外輪廓或附加標準球作為測量基準面，這樣就不可避免會混入主軸外輪廓的圓度誤差或附加標準球的安裝偏心等誤差源，因此主軸回轉誤差測量的關鍵在于誤差分離技術。
[0004]目前，主軸回轉誤差和圓度誤差分離方法主要有反轉法、多步法以及多測頭法。相關研究表明雖然三種方法各有優缺點，但只要合理設計參數，三種方法都能達到納米級測量精度，但工程實現難度極大，而且這么高的測量精度目前主要是針對機械零部件的圓度誤差和回轉誤差分離。針對機床或精密離心機等成套裝備的動態回轉誤差在線測量，其重要性亦為重要:對于精密機床，其動態回轉誤差更能反映真實工況下的加工精度，通過回轉誤差的在線精密測量，可以預測機床在理想加工條件下所能達到的最小形狀誤差和粗糙度，亦可用于機床加工精度的補償控制，實現更高一級精度的加工；對于高精度精密離心機，其負載工況下的主軸動態回轉誤差測量結果將作為補償量用以提高輸出加速度的精準度。目前多點法可以實現成套裝備的主軸動態回轉誤差在線實時測量，但測量原理和測量系統相對復雜；反轉法和多步法主要用于對機械零件的圓度誤差檢測，很難對成套回轉裝備的主軸動態回轉誤差進行實時測量。
[0005]目前公知的基于多點法誤差分離技術的主軸回轉運動誤差測量方法主要有基于頻域和時域兩種，這些方法均能實現精密機床等成套裝備的主軸動態回轉誤差在線測量。相關文獻可參考中國專利:一種改進型三點法回轉誤差、圓度誤差計算方法，專利申請號:201310285596.X ; —種主軸徑向回轉精度在線監測裝置，專利申請號:201110343296.3 ;等等。多點法誤差分離專利較多，在此不一一列舉，歸納起來多點法的缺點是測量原理復雜，傳感器安裝誤差和多個傳感器之間的靈敏度差異也將會引入較大的測量誤差。反轉法和多步測量法方面，目前公知的技術或應用主要針對機械零部件的圓度誤差測量。中國國內專利:單轉位圓度誤差分離方法，專利申請號:200510002287.2，通過對多步法進行改進實現了工件的圓度誤差高精度測量；一種基于反向和多傳感器法結合的高精度圓度檢測方法，專利申請號:201110049087.8，通過制作兩個具有相同形狀誤差的轉盤，并借助于圓度儀，基于反向法和多側頭法實現了工件的圓度誤差高精度測量；基于雙測頭掃描數據拼接的工件轉臺誤差分離的測量裝置及方法，專利申請號:201110414841.3，采用雙測頭掃描數據拼接方法，有效分離去除工件轉臺的運動誤差對測量結果的影響，提高了圓度誤差分離精度。國外文獻有通過嚴格控制測量條件，對反轉法進行改進的方法，通過借助于高精度定位轉臺，實現了工件的納米級圓度誤差測量精度。雖然以上反轉法、改進反轉法、多步法等的優點是測量簡單、精度高，但還是通過借助于高精度定位轉臺用于工件的圓度誤差測量，很難直接用于機床等成套回轉裝備的主軸動態回轉誤差測量。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于改進反轉法的成套回轉裝備主軸動態回轉誤差的測量裝置。
[0007]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的:
[0008]一種成套回轉裝備主軸動態回轉誤差的測量裝置，包括光柵編碼器、標準棒、位移傳感器、數據采集器、信號調理器和上位機，所述標準棒用于與所述主軸連接并同步旋轉，所述光柵編碼器用于檢測所述主軸的轉速并輸出Z脈沖信號，所述位移傳感器用于檢測所述標準棒的位移，所述位移傳感器的信號輸出端和所述光柵編碼器的Z脈沖信號輸出端分別與所述數據采集器的信號輸入端連接，所述數據采集器的信號輸出端與所述信號調理器的信號輸入端連接，所述信號調理器的信號輸出端與所述上位機的信號輸入端連接；所述測量裝置還包括安裝于所述標準棒與所述主軸之間的連接定位柱，所述連接定位柱的第一端與所述主軸連接，所述連接定位柱的第二端與所述標準棒的第一端連接，所述連接定位柱的第二端端面為平面且在其圓周或虛擬圓周上設有兩個以所述連接定位柱的中心線為對稱軸對稱的連接定位柱標記，所述標準棒的第一端端面為平面且在其圓周或虛擬圓周上設有兩個以所述標準棒的中心線為對稱軸對稱的標準棒標記；四個所述位移傳感器的測量端均勻分布于所述標準棒圓周外的虛擬圓周上。
[0009]作為優選，所述連接定位柱標記和所述標準棒標記的寬度均小于1mm，且所述連接定位柱標記和對應的所述標準棒標記在相互對準時其重疊寬度不小于0.5_。
[0010]為了便于加工，所述連接定位柱標記和所述標準棒標記均為刻度線標記。
[0011]本實用新型的有益效果在于:
[0012]本實用新型通過在標準棒與主軸之間增加一個帶有精密標記的連接定位平臺將反轉法誤差分離技術改進用于成套回轉裝備的主軸動態回轉誤差測量，與現有多測頭法誤差分離技術相比，本實用新型所述測量裝置誤差分離簡單、運算量小，而且測量誤差可控，不存在諧波抑制問題，顯著提高了測量精度，適于推廣應用。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型所述成套回轉裝備主軸動態回轉誤差的測量裝置的結構示意圖；
[0014]圖2