超精密主轴回转精度测试研究

发布时间：2017-05-06 12:01

  本文关键词：超精密主轴回转精度测试研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在超精密主轴回转误差的测量中,主轴回转精度的测量不可避免会混入被测件本身的形状误差,而对于高精密主轴回转精度的测量,混入的形状误差不能忽略,因此主轴回转精度测量技术的研究焦点在于误差分离技术的研究。 本文以空气静压轴承主轴作为研究的对象,在对三种主要误差分离技术深入研究的基础上,结合传统的双向测量法和反向测量的误差分离法,运用了一种简便、准确的回转误差测量方法——标准球单点双向测量法,成功地实现了误差分离。 首先研究主轴回转误差理论,针对主轴回转误差中的周期性信号进行研究,运用傅立叶多项式对周期性信号进行函数描述。 其次分析标准球单点双向法中测量误差的组成,运用傅立叶变换分离了标准球安装偏心,反向法分离标准球的形状误差,多角度法分离轴向、径向误差。 设计了超精密轴系回转误差的测量系统,采用标准球、高精度电容测微仪等组成测量系统;完成了触摸屏与PLC组成的电气控制系统设计,设计纯力偶柔性联轴器以减少电机轴与主轴连接时由于偏心、振动带来的回转误差。 研究对圆度误差和主轴回转误差的评定,选用最小二乘法对主轴回转误差进行评定,用VB编程实现误差分离的复杂运算,得到了最终的误差评定。 分析了空气静压轴承主轴圆度误差与主轴回转误差的关系,对空气静压轴承回转误差产生机理进行静力学模型分析,得到了不同节流孔的空气静压轴系的误差均值系数。对本测量系统进行了误差分析,并对误差进行抑制。 最后实验验证了本测量系统的测量准确性和空气静压主轴回转误差静力学模型的正确性。
【关键词】：超精密主轴 回转误差 标准球 误差分离 空气静压 电容测微仪
【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】：2007
【分类号】：TG806
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究目的与意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究的目的和意义10-11
• 1.2 超精密机床主轴轴系简介11-12
• 1.3 超精密机床轴系回转误差测试简介12-13
• 1.4 国内外研究综述13-15
• 1.5 本课题的主要研究内容15-16
• 第2章 主轴回转误差测量原理研究16-25
• 2.1 主轴回转误差信号理论16-18
• 2.1.1 主轴回转误差信号的分类16-17
• 2.1.2 主轴回转误差信号的傅立叶级数表示17-18
• 2.2 主轴回转误差测量方法18-20
• 2.2.1 主轴回转误差的传统测量方法18-19
• 2.2.2 超精密轴系回转误差的测量方法19-20
• 2.3 主轴回转误差的分离方法20-24
• 2.3.1 反向法21-22
• 2.3.2 多点法22-23
• 2.3.3 多步法23-24
• 2.3.4 本实验选择的误差分离方法24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 测量系统设计及试验方案25-41
• 3.1 测量系统的总体设计25-26
• 3.2 单点双向法的测量原理及试验方案26-32
• 3.2.1 单点双向法测量误差组成26-28
• 3.2.2 单点双向法测量方案28
• 3.2.3 消除非接触式测量时的基准误差28-29
• 3.2.4 傅立叶变换分离标准球偏心误差29
• 3.2.5 反向法分离标准球形状误差29-30
• 3.2.6 X、Y 方向上的回转误差合成30-31
• 3.2.7 多角度法分离轴向径向回转误差31-32
• 3.3 待测轴系的性能指标32
• 3.4 测量仪器的选择32-33
• 3.5 电气驱动系统的设计33-39
• 3.5.1 触摸屏与PLC组成的电机控制部分的设计34-36
• 3.5.2 PLC编程控制电机36-37
• 3.5.3 电机的选择37-39
• 3.5.4 纯力偶柔性联轴器的设计39
• 3.6 测量系统的总体结构39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第4章 误差数据的计算机处理41-50
• 4.1 圆度误差和主轴回转误差的评定方法41-46
• 4.1.1 圆度误差的几何特征与评定方法41-45
• 4.1.2 主轴回转误差的评定方法45-46
• 4.2 数据处理软件系统设计46-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 误差分析及测试试验研究50-63
• 5.1 气体静压轴承回转误差产生机理分析50-52
• 5.1.1 力学模型的阐述50-51
• 5.1.2 理想情况下误差均化模型的建立与分析51-52
• 5.1.3 典型情况下误差均化表52
• 5.2 测量系统的误差分析52-55
• 5.2.1 系统误差分析与抑制53
• 5.2.2 机械装置误差的分析与抑制53-55
• 5.2.3 传感器误差的分析与抑制55
• 5.3 测试试验研究55-62
• 5.3.1 测量数据55-60
• 5.3.2 原始数据的重复性分析60-61
• 5.3.3 验证本测量系统以及静力学模型61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周大帅;高速电主轴综合性能测试及若干关键技术研究[D];北京工业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 苏文宇;主轴回转精度测试实验系统改造及其误差分析[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 周苏波;主轴轴心轨迹测量和动平衡实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 李超;基于误差分离技术的精密回转及直线运动部件精度测量[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 陈长浩;主轴运动精度的测试与研究[D];北京工业大学;2010年

5 万鹏;基于流形学习的主轴系统故障诊断方法研究[D];北京信息科技大学;2013年

  本文关键词：超精密主轴回转精度测试研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：348330