關(guān)于機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試的研究
2014-03-18 19:42:45李春風(fēng)
中國高新技術(shù)企業(yè) 2014年5期
摘要：機(jī)械生產(chǎn)中，機(jī)床的使用是基礎(chǔ)。在一些具體的生產(chǎn)要求中，對于機(jī)械使用總的誤差要控制在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，才能保證機(jī)械的正常使用。文章就機(jī)床主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的回轉(zhuǎn)方面的問題進(jìn)行研究，尤其是突出了回轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的誤差值分析。并且根據(jù)誤差的分析值總結(jié)出相關(guān)的分離方法，提出了一整套的主軸旋轉(zhuǎn)精度測試方案，在動態(tài)的環(huán)境下檢測數(shù)據(jù)變化，改變誤差出現(xiàn)的影響因素。
關(guān)鍵詞：機(jī)床生產(chǎn)；主軸回轉(zhuǎn)；誤差測試；高速回轉(zhuǎn)
中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0012-02
1 概述
在機(jī)械生產(chǎn)的過程中，對于機(jī)床方面的加工技術(shù)中會出現(xiàn)多種的問題，其中包含有加工設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的誤差。錯(cuò)誤可以避免，但是誤差是無法避免的，可以做到的是將誤差的值調(diào)整到接近正常值的范圍之內(nèi)。在機(jī)床生產(chǎn)中，主軸的回轉(zhuǎn)方面的誤差就是一項(xiàng)需要改進(jìn)的項(xiàng)目。主軸回轉(zhuǎn)誤差發(fā)生后，會對機(jī)械的零件加工形狀和質(zhì)量造成一定的影響，直接影響到機(jī)械零件表面的平滑程度。其中主軸回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的誤差如下圖所示：
圖1 主軸回轉(zhuǎn)誤差立體示意圖
主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差是在機(jī)床主軸運(yùn)行過程中，在一瞬間回轉(zhuǎn)軸線與平行軸線之間發(fā)生的水平方向和豎直方向出現(xiàn)的位移差，也就是通常情況下所說的誤差。其中水平軸線是在主軸運(yùn)動瞬間運(yùn)動趨勢所得到的位移數(shù)據(jù)后，經(jīng)過加權(quán)得到的平均位置。主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差主要有三種具體的形式：單一水平軸向跳動、單一豎直軸向跳動和單一偏角轉(zhuǎn)動。在這三種形式當(dāng)中，前兩者被統(tǒng)一稱作主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差，這兩者出現(xiàn)的誤差會在機(jī)械零件加工中直接對原件后期生產(chǎn)造成一定的影響。
在出現(xiàn)主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差時(shí)，糾正處理起來相對來說較為簡單。只要在主軸的端處安裝有位移傳感器，在機(jī)床運(yùn)行過程中，主軸發(fā)生偏移就可以在傳感器中現(xiàn)實(shí)出來，技術(shù)人員就可以根據(jù)位移誤差值對機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)對于機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差值進(jìn)行測試，尋找最為合適的生產(chǎn)模型。下面就測試的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行
研究。
2 誤差分離測試技術(shù)
誤差分離技術(shù)是通過信息源變換或模型參數(shù)估計(jì)的方式使有用的信號分量與誤差分量相分離的—種測量技術(shù)。測量過程是：通過測量方法和測量裝置的適當(dāng)設(shè)計(jì)，改變誤差分量與有用信號間的組合關(guān)系，并從信息源（誤差分量與有用信號相混迭的信息源）的不同位置拾取信號，再根據(jù)在不同位置處拾取的信號間的聯(lián)系，建立起誤差分量與有用信號間的確定的函數(shù)關(guān)系，最后經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算處理，使誤差得以分離。測量過程的結(jié)構(gòu)模型，如下圖所示：
圖2 誤差分離技術(shù)結(jié)構(gòu)模型
用位移傳感器進(jìn)行主軸回轉(zhuǎn)誤差測量時(shí)，由于實(shí)際的主軸回轉(zhuǎn)軸心是不可見的，不能直接對其測量，而只能通過對裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)件（標(biāo)準(zhǔn)球或標(biāo)準(zhǔn)棒）或主軸外圍輪廓的測量來間接測得主軸軸心運(yùn)動。因而這樣的測量方法不可避免會混入標(biāo)準(zhǔn)件或主軸外輪廓的形狀誤差。對于具有高回轉(zhuǎn)精度的精密主軸，混入的形狀誤差或安裝誤差的影響是不容忽略的，它們甚至?xí)谏w掉微小的主軸回轉(zhuǎn)誤差，所以需要尋求有效的誤差分離方法把它們從采集的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的分離出去。
對于主軸測量的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料表明，在誤差分離技術(shù)的使用下，傳感器的用處可以直接作用于機(jī)床使用當(dāng)中，在數(shù)據(jù)采集的集合當(dāng)中，數(shù)據(jù)資料可以被技術(shù)人員所使用，用在調(diào)整誤差數(shù)值，以調(diào)整誤差數(shù)值，同時(shí)也為后期的數(shù)據(jù)校正起到了幫助作用。此外，在多方向上使用的微位移變化是在二維圖像的采集中轉(zhuǎn)換為三維模型，在回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試的徑向起到輪廓采集的方式充分的起到了機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試。
3 主軸誤差改進(jìn)方式
葉片零件在機(jī)床加工占據(jù)重要的地位，在使用了誤差分離技術(shù)后，代替了以往使用多年的制定龍骨板的做法，不在使用滾輪整體下料。這樣一來，不僅添加了方案的選擇余地，還發(fā)揮出了數(shù)控技術(shù)切割速度快、降低誤差的特點(diǎn)。另外有些細(xì)小的配件的很多靠內(nèi)側(cè)部位無法通過主軸軸向切割，使用這樣的辦法就可以改善機(jī)械的運(yùn)行模式，在操作中變得簡單，在成果上也是的誤差率在很大程度上得到了降低。
基于葉片零件數(shù)控切割機(jī)在傳動上要求較為嚴(yán)格，在布進(jìn)電機(jī)的下方安裝有整體性的傳動裝置，在機(jī)床通電的情況下，電機(jī)傳遞出電流，電流轉(zhuǎn)換為動能帶動齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)。我們注意到，在對稱的兩個(gè)傳動齒輪中間有四個(gè)固定裝置，在機(jī)床運(yùn)行的同時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)已經(jīng)定好的操作模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，四個(gè)裝置不但起到固定傳動齒輪的作用，還堅(jiān)固校驗(yàn)齒輪的作用，這樣就可以很好的解決了一瞬間回轉(zhuǎn)軸線與平行軸線之間發(fā)生的水平方向和豎直方向出現(xiàn)的位置偏移的現(xiàn)象。另外在系統(tǒng)的下方安裝相關(guān)的傳感器，將上部傳遞下來的震動信息轉(zhuǎn)換為誤差指示值完成數(shù)控初期計(jì)算機(jī)設(shè)定的相關(guān)參數(shù)指令。
在傳動裝置的指引下，機(jī)床的零件可以完成形狀復(fù)雜、精度要求高的任務(wù)，這些零件的加工完全是人工手段所不能達(dá)到的。日常對于誤差處理的進(jìn)程中可以控制機(jī)械的振動，但是振動都會對機(jī)械的機(jī)床部件和傳感器造成一定的影響。在安裝傳感器方式來改善誤差的情況之外，還可以在通過一些零件設(shè)備改造來降低誤差。在壓力底座支撐面上，壓縮接觸面積要保持均勻，才能滿足密封的功能，因此內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度直接影響密封的可靠性。定期對油封內(nèi)部進(jìn)行清理，確保機(jī)床正常運(yùn)行。保證運(yùn)行中不出現(xiàn)機(jī)械的磨損，來降低誤差值出現(xiàn)的可能。在使用主軸回轉(zhuǎn)誤差測試后對材料進(jìn)行加工時(shí)，很容易保證材料小曲面的精度，光滑性也有很好的保證，也能夠技術(shù)規(guī)范中浮動油封的密閉要求。此外，在機(jī)床運(yùn)行中的減速機(jī)構(gòu)處理，其行星架等分孔的等分精度幾每行孔的同軸精度都直接影響整機(jī)的傳動精度和使用壽命，在加工中心上加工行星架，不僅保證了圖樣的精度要求，同時(shí)誤差減少了會增加工作的效率。
在單方面的評定測試當(dāng)中，對于材料類型的改變會使得誤差在主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集方面發(fā)生一定的變化，原有的峰-谷數(shù)據(jù)會相應(yīng)的被削弱，變成了誤差范圍較小的情況，這就成功的達(dá)到了精度提高的效果，完全滿足了測試的要求。并能看到，使用這樣的方式在對主軸回轉(zhuǎn)誤差測試中處理較為方便、計(jì)算模型簡單，同時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)可靠度高，并能將這些精確的數(shù)據(jù)用在回轉(zhuǎn)誤差的判定和機(jī)床機(jī)械整合方面。
4 結(jié)語
主軸回轉(zhuǎn)在使用當(dāng)中會出現(xiàn)誤差的情況，在本文中，通過對誤差的統(tǒng)計(jì)中的分離技術(shù)來獲得主軸更改誤差數(shù)據(jù)，使得主軸在運(yùn)作中的精度不斷的提高，同時(shí)在文中提到了主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)的誤差減小的方法，根據(jù)具體的工程實(shí)際情況來對機(jī)床的加工生產(chǎn)效率進(jìn)行提升，有效的改善機(jī)械生產(chǎn)的效率，切實(shí)的通過調(diào)整誤差出現(xiàn)的范圍來控制機(jī)床生產(chǎn)效能。
參考文獻(xiàn)
[1] 周菲，王慶軍.機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影
響[J].煤礦現(xiàn)代化，2002，12（15）：49-53.
[2] 黃伯文，尹茍保，劉桂秋.高精密車床主軸回轉(zhuǎn)誤
差運(yùn)動數(shù)字式測量法[A].精密機(jī)床動態(tài)檢測與精
度控制論文集[C].2007，9（10）：133-135.
[3] 王少薪.高速高精密主軸回轉(zhuǎn)誤差在線動平衡技術(shù)
研究[M].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2006.
作者簡介：李春風(fēng)（1963—），山東德州人，鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。
摘要：機(jī)械生產(chǎn)中，機(jī)床的使用是基礎(chǔ)。在一些具體的生產(chǎn)要求中，對于機(jī)械使用總的誤差要控制在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，才能保證機(jī)械的正常使用。文章就機(jī)床主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的回轉(zhuǎn)方面的問題進(jìn)行研究，尤其是突出了回轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的誤差值分析。并且根據(jù)誤差的分析值總結(jié)出相關(guān)的分離方法，提出了一整套的主軸旋轉(zhuǎn)精度測試方案，在動態(tài)的環(huán)境下檢測數(shù)據(jù)變化，改變誤差出現(xiàn)的影響因素。
關(guān)鍵詞：機(jī)床生產(chǎn)；主軸回轉(zhuǎn)；誤差測試；高速回轉(zhuǎn)
中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0012-02
1 概述
在機(jī)械生產(chǎn)的過程中，對于機(jī)床方面的加工技術(shù)中會出現(xiàn)多種的問題，其中包含有加工設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的誤差。錯(cuò)誤可以避免，但是誤差是無法避免的，可以做到的是將誤差的值調(diào)整到接近正常值的范圍之內(nèi)。在機(jī)床生產(chǎn)中，主軸的回轉(zhuǎn)方面的誤差就是一項(xiàng)需要改進(jìn)的項(xiàng)目。主軸回轉(zhuǎn)誤差發(fā)生后，會對機(jī)械的零件加工形狀和質(zhì)量造成一定的影響，直接影響到機(jī)械零件表面的平滑程度。其中主軸回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的誤差如下圖所示：
圖1 主軸回轉(zhuǎn)誤差立體示意圖
主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差是在機(jī)床主軸運(yùn)行過程中，在一瞬間回轉(zhuǎn)軸線與平行軸線之間發(fā)生的水平方向和豎直方向出現(xiàn)的位移差，也就是通常情況下所說的誤差。其中水平軸線是在主軸運(yùn)動瞬間運(yùn)動趨勢所得到的位移數(shù)據(jù)后，經(jīng)過加權(quán)得到的平均位置。主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差主要有三種具體的形式：單一水平軸向跳動、單一豎直軸向跳動和單一偏角轉(zhuǎn)動。在這三種形式當(dāng)中，前兩者被統(tǒng)一稱作主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差，這兩者出現(xiàn)的誤差會在機(jī)械零件加工中直接對原件后期生產(chǎn)造成一定的影響。
在出現(xiàn)主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差時(shí)，糾正處理起來相對來說較為簡單。只要在主軸的端處安裝有位移傳感器，在機(jī)床運(yùn)行過程中，主軸發(fā)生偏移就可以在傳感器中現(xiàn)實(shí)出來，技術(shù)人員就可以根據(jù)位移誤差值對機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)對于機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差值進(jìn)行測試，尋找最為合適的生產(chǎn)模型。下面就測試的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行
研究。
2 誤差分離測試技術(shù)
誤差分離技術(shù)是通過信息源變換或模型參數(shù)估計(jì)的方式使有用的信號分量與誤差分量相分離的—種測量技術(shù)。測量過程是：通過測量方法和測量裝置的適當(dāng)設(shè)計(jì)，改變誤差分量與有用信號間的組合關(guān)系，并從信息源（誤差分量與有用信號相混迭的信息源）的不同位置拾取信號，再根據(jù)在不同位置處拾取的信號間的聯(lián)系，建立起誤差分量與有用信號間的確定的函數(shù)關(guān)系，最后經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算處理，使誤差得以分離。測量過程的結(jié)構(gòu)模型，如下圖所示：
圖2 誤差分離技術(shù)結(jié)構(gòu)模型
用位移傳感器進(jìn)行主軸回轉(zhuǎn)誤差測量時(shí)，由于實(shí)際的主軸回轉(zhuǎn)軸心是不可見的，不能直接對其測量，而只能通過對裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)件（標(biāo)準(zhǔn)球或標(biāo)準(zhǔn)棒）或主軸外圍輪廓的測量來間接測得主軸軸心運(yùn)動。因而這樣的測量方法不可避免會混入標(biāo)準(zhǔn)件或主軸外輪廓的形狀誤差。對于具有高回轉(zhuǎn)精度的精密主軸，混入的形狀誤差或安裝誤差的影響是不容忽略的，它們甚至?xí)谏w掉微小的主軸回轉(zhuǎn)誤差，所以需要尋求有效的誤差分離方法把它們從采集的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的分離出去。
對于主軸測量的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料表明，在誤差分離技術(shù)的使用下，傳感器的用處可以直接作用于機(jī)床使用當(dāng)中，在數(shù)據(jù)采集的集合當(dāng)中，數(shù)據(jù)資料可以被技術(shù)人員所使用，用在調(diào)整誤差數(shù)值，以調(diào)整誤差數(shù)值，同時(shí)也為后期的數(shù)據(jù)校正起到了幫助作用。此外，在多方向上使用的微位移變化是在二維圖像的采集中轉(zhuǎn)換為三維模型，在回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試的徑向起到輪廓采集的方式充分的起到了機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試。
3 主軸誤差改進(jìn)方式
葉片零件在機(jī)床加工占據(jù)重要的地位，在使用了誤差分離技術(shù)后，代替了以往使用多年的制定龍骨板的做法，不在使用滾輪整體下料。這樣一來，不僅添加了方案的選擇余地，還發(fā)揮出了數(shù)控技術(shù)切割速度快、降低誤差的特點(diǎn)。另外有些細(xì)小的配件的很多靠內(nèi)側(cè)部位無法通過主軸軸向切割，使用這樣的辦法就可以改善機(jī)械的運(yùn)行模式，在操作中變得簡單，在成果上也是的誤差率在很大程度上得到了降低。
基于葉片零件數(shù)控切割機(jī)在傳動上要求較為嚴(yán)格，在布進(jìn)電機(jī)的下方安裝有整體性的傳動裝置，在機(jī)床通電的情況下，電機(jī)傳遞出電流，電流轉(zhuǎn)換為動能帶動齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)。我們注意到，在對稱的兩個(gè)傳動齒輪中間有四個(gè)固定裝置，在機(jī)床運(yùn)行的同時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)已經(jīng)定好的操作模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，四個(gè)裝置不但起到固定傳動齒輪的作用，還堅(jiān)固校驗(yàn)齒輪的作用，這樣就可以很好的解決了一瞬間回轉(zhuǎn)軸線與平行軸線之間發(fā)生的水平方向和豎直方向出現(xiàn)的位置偏移的現(xiàn)象。另外在系統(tǒng)的下方安裝相關(guān)的傳感器，將上部傳遞下來的震動信息轉(zhuǎn)換為誤差指示值完成數(shù)控初期計(jì)算機(jī)設(shè)定的相關(guān)參數(shù)指令。
在傳動裝置的指引下，機(jī)床的零件可以完成形狀復(fù)雜、精度要求高的任務(wù)，這些零件的加工完全是人工手段所不能達(dá)到的。日常對于誤差處理的進(jìn)程中可以控制機(jī)械的振動，但是振動都會對機(jī)械的機(jī)床部件和傳感器造成一定的影響。在安裝傳感器方式來改善誤差的情況之外，還可以在通過一些零件設(shè)備改造來降低誤差。在壓力底座支撐面上，壓縮接觸面積要保持均勻，才能滿足密封的功能，因此內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度直接影響密封的可靠性。定期對油封內(nèi)部進(jìn)行清理，確保機(jī)床正常運(yùn)行。保證運(yùn)行中不出現(xiàn)機(jī)械的磨損，來降低誤差值出現(xiàn)的可能。在使用主軸回轉(zhuǎn)誤差測試后對材料進(jìn)行加工時(shí)，很容易保證材料小曲面的精度，光滑性也有很好的保證，也能夠技術(shù)規(guī)范中浮動油封的密閉要求。此外，在機(jī)床運(yùn)行中的減速機(jī)構(gòu)處理，其行星架等分孔的等分精度幾每行孔的同軸精度都直接影響整機(jī)的傳動精度和使用壽命，在加工中心上加工行星架，不僅保證了圖樣的精度要求，同時(shí)誤差減少了會增加工作的效率。
在單方面的評定測試當(dāng)中，對于材料類型的改變會使得誤差在主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集方面發(fā)生一定的變化，原有的峰-谷數(shù)據(jù)會相應(yīng)的被削弱，變成了誤差范圍較小的情況，這就成功的達(dá)到了精度提高的效果，完全滿足了測試的要求。并能看到，使用這樣的方式在對主軸回轉(zhuǎn)誤差測試中處理較為方便、計(jì)算模型簡單，同時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)可靠度高，并能將這些精確的數(shù)據(jù)用在回轉(zhuǎn)誤差的判定和機(jī)床機(jī)械整合方面。
4 結(jié)語
主軸回轉(zhuǎn)在使用當(dāng)中會出現(xiàn)誤差的情況，在本文中，通過對誤差的統(tǒng)計(jì)中的分離技術(shù)來獲得主軸更改誤差數(shù)據(jù)，使得主軸在運(yùn)作中的精度不斷的提高，同時(shí)在文中提到了主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)的誤差減小的方法，根據(jù)具體的工程實(shí)際情況來對機(jī)床的加工生產(chǎn)效率進(jìn)行提升，有效的改善機(jī)械生產(chǎn)的效率，切實(shí)的通過調(diào)整誤差出現(xiàn)的范圍來控制機(jī)床生產(chǎn)效能。
參考文獻(xiàn)
[1] 周菲，王慶軍.機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影
響[J].煤礦現(xiàn)代化，2002，12（15）：49-53.
[2] 黃伯文，尹茍保，劉桂秋.高精密車床主軸回轉(zhuǎn)誤
差運(yùn)動數(shù)字式測量法[A].精密機(jī)床動態(tài)檢測與精
度控制論文集[C].2007，9（10）：133-135.
[3] 王少薪.高速高精密主軸回轉(zhuǎn)誤差在線動平衡技術(shù)
研究[M].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2006.
作者簡介：李春風(fēng)（1963—），山東德州人，鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。
摘要：機(jī)械生產(chǎn)中，機(jī)床的使用是基礎(chǔ)。在一些具體的生產(chǎn)要求中，對于機(jī)械使用總的誤差要控制在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，才能保證機(jī)械的正常使用。文章就機(jī)床主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的回轉(zhuǎn)方面的問題進(jìn)行研究，尤其是突出了回轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的誤差值分析。并且根據(jù)誤差的分析值總結(jié)出相關(guān)的分離方法，提出了一整套的主軸旋轉(zhuǎn)精度測試方案，在動態(tài)的環(huán)境下檢測數(shù)據(jù)變化，改變誤差出現(xiàn)的影響因素。
關(guān)鍵詞：機(jī)床生產(chǎn)；主軸回轉(zhuǎn)；誤差測試；高速回轉(zhuǎn)
中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0012-02
1 概述
在機(jī)械生產(chǎn)的過程中，對于機(jī)床方面的加工技術(shù)中會出現(xiàn)多種的問題，其中包含有加工設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的誤差。錯(cuò)誤可以避免，但是誤差是無法避免的，可以做到的是將誤差的值調(diào)整到接近正常值的范圍之內(nèi)。在機(jī)床生產(chǎn)中，主軸的回轉(zhuǎn)方面的誤差就是一項(xiàng)需要改進(jìn)的項(xiàng)目。主軸回轉(zhuǎn)誤差發(fā)生后，會對機(jī)械的零件加工形狀和質(zhì)量造成一定的影響，直接影響到機(jī)械零件表面的平滑程度。其中主軸回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的誤差如下圖所示：
圖1 主軸回轉(zhuǎn)誤差立體示意圖
主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差是在機(jī)床主軸運(yùn)行過程中，在一瞬間回轉(zhuǎn)軸線與平行軸線之間發(fā)生的水平方向和豎直方向出現(xiàn)的位移差，也就是通常情況下所說的誤差。其中水平軸線是在主軸運(yùn)動瞬間運(yùn)動趨勢所得到的位移數(shù)據(jù)后，經(jīng)過加權(quán)得到的平均位置。主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差主要有三種具體的形式：單一水平軸向跳動、單一豎直軸向跳動和單一偏角轉(zhuǎn)動。在這三種形式當(dāng)中，前兩者被統(tǒng)一稱作主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差，這兩者出現(xiàn)的誤差會在機(jī)械零件加工中直接對原件后期生產(chǎn)造成一定的影響。
在出現(xiàn)主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差時(shí)，糾正處理起來相對來說較為簡單。只要在主軸的端處安裝有位移傳感器，在機(jī)床運(yùn)行過程中，主軸發(fā)生偏移就可以在傳感器中現(xiàn)實(shí)出來，技術(shù)人員就可以根據(jù)位移誤差值對機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)對于機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差值進(jìn)行測試，尋找最為合適的生產(chǎn)模型。下面就測試的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行
研究。
2 誤差分離測試技術(shù)
誤差分離技術(shù)是通過信息源變換或模型參數(shù)估計(jì)的方式使有用的信號分量與誤差分量相分離的—種測量技術(shù)。測量過程是：通過測量方法和測量裝置的適當(dāng)設(shè)計(jì)，改變誤差分量與有用信號間的組合關(guān)系，并從信息源（誤差分量與有用信號相混迭的信息源）的不同位置拾取信號，再根據(jù)在不同位置處拾取的信號間的聯(lián)系，建立起誤差分量與有用信號間的確定的函數(shù)關(guān)系，最后經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算處理，使誤差得以分離。測量過程的結(jié)構(gòu)模型，如下圖所示：
圖2 誤差分離技術(shù)結(jié)構(gòu)模型
用位移傳感器進(jìn)行主軸回轉(zhuǎn)誤差測量時(shí)，由于實(shí)際的主軸回轉(zhuǎn)軸心是不可見的，不能直接對其測量，而只能通過對裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)件（標(biāo)準(zhǔn)球或標(biāo)準(zhǔn)棒）或主軸外圍輪廓的測量來間接測得主軸軸心運(yùn)動。因而這樣的測量方法不可避免會混入標(biāo)準(zhǔn)件或主軸外輪廓的形狀誤差。對于具有高回轉(zhuǎn)精度的精密主軸，混入的形狀誤差或安裝誤差的影響是不容忽略的，它們甚至?xí)谏w掉微小的主軸回轉(zhuǎn)誤差，所以需要尋求有效的誤差分離方法把它們從采集的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的分離出去。
對于主軸測量的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料表明，在誤差分離技術(shù)的使用下，傳感器的用處可以直接作用于機(jī)床使用當(dāng)中，在數(shù)據(jù)采集的集合當(dāng)中，數(shù)據(jù)資料可以被技術(shù)人員所使用，用在調(diào)整誤差數(shù)值，以調(diào)整誤差數(shù)值，同時(shí)也為后期的數(shù)據(jù)校正起到了幫助作用。此外，在多方向上使用的微位移變化是在二維圖像的采集中轉(zhuǎn)換為三維模型，在回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試的徑向起到輪廓采集的方式充分的起到了機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)誤差測試。
3 主軸誤差改進(jìn)方式
葉片零件在機(jī)床加工占據(jù)重要的地位，在使用了誤差分離技術(shù)后，代替了以往使用多年的制定龍骨板的做法，不在使用滾輪整體下料。這樣一來，不僅添加了方案的選擇余地，還發(fā)揮出了數(shù)控技術(shù)切割速度快、降低誤差的特點(diǎn)。另外有些細(xì)小的配件的很多靠內(nèi)側(cè)部位無法通過主軸軸向切割，使用這樣的辦法就可以改善機(jī)械的運(yùn)行模式，在操作中變得簡單，在成果上也是的誤差率在很大程度上得到了降低。
基于葉片零件數(shù)控切割機(jī)在傳動上要求較為嚴(yán)格，在布進(jìn)電機(jī)的下方安裝有整體性的傳動裝置，在機(jī)床通電的情況下，電機(jī)傳遞出電流，電流轉(zhuǎn)換為動能帶動齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)。我們注意到，在對稱的兩個(gè)傳動齒輪中間有四個(gè)固定裝置，在機(jī)床運(yùn)行的同時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)已經(jīng)定好的操作模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，四個(gè)裝置不但起到固定傳動齒輪的作用，還堅(jiān)固校驗(yàn)齒輪的作用，這樣就可以很好的解決了一瞬間回轉(zhuǎn)軸線與平行軸線之間發(fā)生的水平方向和豎直方向出現(xiàn)的位置偏移的現(xiàn)象。另外在系統(tǒng)的下方安裝相關(guān)的傳感器，將上部傳遞下來的震動信息轉(zhuǎn)換為誤差指示值完成數(shù)控初期計(jì)算機(jī)設(shè)定的相關(guān)參數(shù)指令。
在傳動裝置的指引下，機(jī)床的零件可以完成形狀復(fù)雜、精度要求高的任務(wù)，這些零件的加工完全是人工手段所不能達(dá)到的。日常對于誤差處理的進(jìn)程中可以控制機(jī)械的振動，但是振動都會對機(jī)械的機(jī)床部件和傳感器造成一定的影響。在安裝傳感器方式來改善誤差的情況之外，還可以在通過一些零件設(shè)備改造來降低誤差。在壓力底座支撐面上，壓縮接觸面積要保持均勻，才能滿足密封的功能，因此內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度直接影響密封的可靠性。定期對油封內(nèi)部進(jìn)行清理，確保機(jī)床正常運(yùn)行。保證運(yùn)行中不出現(xiàn)機(jī)械的磨損，來降低誤差值出現(xiàn)的可能。在使用主軸回轉(zhuǎn)誤差測試后對材料進(jìn)行加工時(shí)，很容易保證材料小曲面的精度，光滑性也有很好的保證，也能夠技術(shù)規(guī)范中浮動油封的密閉要求。此外，在機(jī)床運(yùn)行中的減速機(jī)構(gòu)處理，其行星架等分孔的等分精度幾每行孔的同軸精度都直接影響整機(jī)的傳動精度和使用壽命，在加工中心上加工行星架，不僅保證了圖樣的精度要求，同時(shí)誤差減少了會增加工作的效率。
在單方面的評定測試當(dāng)中，對于材料類型的改變會使得誤差在主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集方面發(fā)生一定的變化，原有的峰-谷數(shù)據(jù)會相應(yīng)的被削弱，變成了誤差范圍較小的情況，這就成功的達(dá)到了精度提高的效果，完全滿足了測試的要求。并能看到，使用這樣的方式在對主軸回轉(zhuǎn)誤差測試中處理較為方便、計(jì)算模型簡單，同時(shí)計(jì)算出的數(shù)據(jù)可靠度高，并能將這些精確的數(shù)據(jù)用在回轉(zhuǎn)誤差的判定和機(jī)床機(jī)械整合方面。
4 結(jié)語
主軸回轉(zhuǎn)在使用當(dāng)中會出現(xiàn)誤差的情況，在本文中，通過對誤差的統(tǒng)計(jì)中的分離技術(shù)來獲得主軸更改誤差數(shù)據(jù)，使得主軸在運(yùn)作中的精度不斷的提高，同時(shí)在文中提到了主軸回轉(zhuǎn)生產(chǎn)的誤差減小的方法，根據(jù)具體的工程實(shí)際情況來對機(jī)床的加工生產(chǎn)效率進(jìn)行提升，有效的改善機(jī)械生產(chǎn)的效率，切實(shí)的通過調(diào)整誤差出現(xiàn)的范圍來控制機(jī)床生產(chǎn)效能。
參考文獻(xiàn)
[1] 周菲，王慶軍.機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影
響[J].煤礦現(xiàn)代化，2002，12（15）：49-53.
[2] 黃伯文，尹茍保，劉桂秋.高精密車床主軸回轉(zhuǎn)誤
差運(yùn)動數(shù)字式測量法[A].精密機(jī)床動態(tài)檢測與精
度控制論文集[C].2007，9（10）：133-135.
[3] 王少薪.高速高精密主軸回轉(zhuǎn)誤差在線動平衡技術(shù)
研究[M].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2006.
作者簡介：李春風(fēng)（1963—），山東德州人，鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。
