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简要叙述机床回转轴回转精度检测的实验

方案

如何检测机床主轴回转的精度

【按】由于机床回转误差可能会造成主轴传动系统的几何

误差、传动轴偏心、惯性力变形、热变形等误差，也包括许多

随机误差，所有机床主轴回转精度的检测，便成了评价机床动

态性能的一项重要指标。通过径向跳动量和轴向窜动量测试实

验可以有效的满足对回转精度测量的要求。

检测机床主轴回转精度的方法有打表测量、单向测量、双

向测量等几种。

一、机床主轴回转精度测量的理论与方法

机床主轴回转精度是衡量机械系统性能的重要指标，是影

响机床工作精度的主要因素。机床主轴回转误差的测量技术对

精密机械设备的发展有着重要作用。机床主轴的回转误差包括

径向误差和轴向误差。轴向回转误差的测量相对比较简单，只

需在机床主轴端面安装微位移传感器，进行一维位移量的测量

即可。因此机床主轴回转误差测量技术的研究焦点一直集中在

径向误差的精确测量上。（参阅数控机床主轴轴承的温度控制

与其工作原理阐述）

1）打表测量方法

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早期机床主轴回转精度不太高时，测量机床主轴误差的常

用方法是将精密芯棒插入机床主轴锥孔，通过在芯棒的表面及

端面放置千分表来进行测量。这种测量方法简单易行，但却会

引入锥孔的偏心误差，不能把性质不同的误差区分开，而且不

能反映主轴在工作转速下的回转误差，更不能应用于高速、高

精度的主轴回转精度测量。除此之外也有采用测量试件来评定

主轴的回转误差。

2）单向测量方法

单向测量法又称为单传感器测量法。由传感器拾得“敏感

方向”的误差号，经测微仪放大、处理后，送入记录仪，以待

进一步数据处理。然后以主轴回转角作为自变量，将采集的位

移量按主轴回转角度展开叠加到基圆上，形成圆图像。误差运

动的敏感方向是通过加工或测试的瞬时接触点并平行于工件理

想加工的表面的法线方向，非敏感方向在垂直于第三方向的直

线上。单向测量法测量的主轴回转误差运动实质上只是一维主

轴回转误差运动在敏感方向的分量。因此单向测量法只适用于

具有敏感方向的主轴回转精度的测量，例如工件回转型机床。

车床就是工件回转型机床的一个典型代表。这种测量方法同样

不可避免地会混入主轴或者标准球的形状误差，在机床主轴回

转精度不太高、混入的形状误差可以忽略时，用单向测量法得

到的车床主轴回转精度圆图像的外缘轮廓与工件的外缘很相似，

所以这样得到的圆图像能很好地用来评价车床主轴的加工精度

及加工质量。

3）双向测量方法

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主轴的回转误差运动是一个二维平面运动，需要至少两个

传感器在机床主轴横截面内相互垂直的两个方面同时采集数据，

再将两组位移数据合成才能复现主轴的实际回转误差轨迹。故

称为双向测量法，又称为双传感器测量法。传统的双向测量法

忽略了机床主轴或者标准球的形状误差，而且还混入偏心误差，

从而影响测量结果的精确性。

二、回转误差运动分析

1）回转误差产生的原因

机床主轴回转误差产生的原因是多种多样的，各种原因对

机床主轴运动的影响也不尽相同。机床主轴回转误差产生的原

因，一方面有