《主轴动态回转精度测试介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《主轴动态回转精度测试介绍（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、细心整理主轴动态回转精度测试介绍一、前言 数控机床主轴组件的精度包含以下两个方面：1.几何精度-主轴组件的几何精度，是指装配后，在无负载低速转动(用手转动或低速机械转速)的条件下，主轴轴线和主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动，以及主轴对某参考系统(如刀架或工作台的纵、横移动方向)的位置精度，如平行度和垂直度等；2.回转精度-指的是主轴在以正常工作转速做回转运动时，轴线位置的变更。二、主轴回转精度的定义 主轴在作转动运动时，在同一瞬间，主轴上线速度为零的点的联机，称为主轴在该瞬间的回转中心线，在志向状况下，主轴在每一瞬间的回转中心线的空间位置，相对于某一固定的参考系统(例如：刀架、主轴箱
2、体或数控机床的工作台面)来说，应当是固定不变的。但事实上，由于主轴的轴颈支承在轴承上，轴承又安装在主轴箱体孔内，主轴上还有齿轮或其它传动件，由于轴颈的不圆、轴承的缺陷、支承端面对轴颈中心线的不垂直，主轴的挠曲和数控机床构造的共振等缘由，主轴回转中心线的空间位置，在每一瞬时都是变动的。把回转主轴的这些瞬间回转中心线的平均空间位置定义为主轴的志向回转中心线，而且与固定的参考坐标系统联系在一起。这样，主轴瞬间回转中心线的空间位置相对于志向中心线的空间位置的偏离就是回转主轴在该瞬间的误差运动。这些瞬间误差运动的轨迹，就是回转主轴误差运动的轨迹。主轴误差运动的范围，就是所谓的主轴回转精度。由此可见，主轴
3、的回转精度，说明回转主轴中心线空间位置的稳定性特点。三、主轴回转精度量测3.1 主轴回转误差运动的测量与探究目的 对主轴回转误差运动的测量和探究有两方面的目的：(1).从设计、制造的角度启程，盼望通过测量探究找出设计、制造因素与主轴误差运动的关系，及如何依据误差运动的特点，评定主轴系统的设计和制造质量，同时找出产生误差运动的主要缘由，以便做进一步改善。(2).从运用的角度启程，盼望找出主轴运动与加工精度和外表粗糙度的关系，及如何依据误差运动的特点，预料出数控机床在志向条件下所能加工出的工件几何与外表粗糙度，给选用数控机床及设计数控机床提出依据。3.2 主轴回转精度之测试方法 主轴回转精度之测量
4、方法，有干脆测量法与间接测量法(试件法)两大类，其中干脆测量法又有静态与动态测量两种方式。(1).静态测试法 在主轴锥孔中插入精细之测试棒，用量表接触试棒的外表和端面，轻轻旋转主轴量测在不同角度上的读值。优点：测量方法简洁，简洁操作，能检验出主轴锥孔中心线与回转中心线是否同心；缺点：不能反映主轴在实际工作转速下的误差运动，且不能反映该误差运动可能造成的加工形态误差及对外表粗糙度的影响。(2).动态测试法 以标准试棒偏心安装，在径向固定两相互垂直的位移传感器，再轴向另安装一垂直方向的位移传感器，其信号经放大器输入示波器，测量旋转敏感方向的主轴误差运动。3.3 运动误差图名词说明 (1).总误差运
5、动(Total Error Motion)以足够多的圈数记录下的全部误差极坐标图，它代表主轴在必需转速下的误差运动情形。(2).平均误差运动(Average Error Motion)是总误差运动极坐标图的平均轮廓线，代表该机台在志向切削条件下所能加工出零件的最好圆度。(3).随机误差运动(Asynchronous Error Motion)是总误差运动对平均误差运动的偏离，它表示在志向切削条件下所能获得的加工外表粗糙度。(4).根本误差(Fundamental Error)平均误差运动的最密切圆，代表主轴轴心线每转一次的轴向误差。(5).剩余误差(Residual Error)平均误差运动对
6、根本误差图像的偏离，代表端面加工的平面度。3.4 主轴动态回转精度分析A .造成径向运动误差(Radial Error Motion)的缘由:有两个主要的缘由造成数控机床上之主轴回转精度误差 : 1.轴承(Bearings)，包含轴承不对心(bearing alignment)。2.机台构造变形造成主轴与量测点间的动态位移(Structural motion between where the probe is mounted and the spindle.)。B .造成径向平均误差(Average Error)的缘由:1. 轴承内(外)环轨道不圆(Out of round stationa
7、ry bearing races)。2. 轴承座不圆(Out of round bearing seats)。3. 轴承座不对心(Misaligned bearing seats)。4. 主轴动不平衡偶合构造刚性不匀整(Out of Balance condition coupled with non-uniform)，(I.e. a structure that is weak in one direction)。5. 机台构造与主轴转速共振 (Resonant conditions of the machine structure that are synchronized with th
8、e rotational speed)。C .造成径向异步误差(Asynchronous Error)的缘由:1. 轴承预压不当(Improper preload )。2. 轴承缺陷(Bearing defects)例如: 滚珠或滚柱尺寸有差异或缺陷(Size variation or defects in rolling elements.)。 滚珠或滚柱与轨道面的摩擦(Defects such as galling of rotating race)。 保持器磨损变形或组装不良。(Bearing cages worn or installed improperly )3. 机台构造变形造成
9、相对振动(Structural Motion / relative vibration)。4. 由机台外部振动源造成的构造振动变形(Conducted vibration from the floor that caused motion between the probe and master target.)。5. 机台内部振动源(Self excited motion)引起的: 液压系统(Hydraulic system) 冷却系统(Coolant system) 齿轮、皮带及皮带轮(Gears, belts, pulleys) 润滑系统(Lubrication systems)6. 机
10、械构造或主轴之共振(Resonant frequencies of the machine elements including the spindle that are not synchronized to the rotational speed.)。四、主轴回转精度实际测试范例 VICTOR 车床主轴回转精度测试架设范例 VCENTER 综合加工机主轴回转精度测试架设范例 主轴回转精度试验所量测结果范例说明 轉速vs.同步與非同步誤差五、结论 接受此一精细量测技术有以下各项优点：1. 主轴动态回转精度量测能够评估主轴之运转特性，藉由此一量测可以得知主轴组装情形，再确定是否须要重新组装。2. 藉由此一量测，可以得知主轴的较佳运转转速而得到较志向的工件，而无须由实际切削结果反推志向运转速度。3. 当转速接近共振频率时，主轴之回转误差会急遽增加，由此一量测亦可测得其共振频率。4. 在单点搪孔作业中，平均误差运动与加工完成的孔之真圆度有干脆相关；随机误差运动加工完成的孔之外表粗糙度亦有干脆关连，假设主轴有较小的随机误差运动，便能够加工出较佳之外表粗糙度。
