主轴动态回转精度测试介绍
主轴动态回转误差测试及分析
主轴动态回转误差测试及分析作者：沈阳机床来源：《CAD/CAM与制造业信息化》2013年第03期本文探讨了关于数控机床主轴动态回转误差的测试及分析问题，首先简要介绍了回转误差的组成、产生的原因及对加工精度的影响等，然后深入研究了回转误差的计算和分析，并编制了分析程序，提供了具体的分析实例。
一、引言机床主轴回转轴误差运动是指在回转过程中回转轴线偏离理想轴线位置而出现的附加运动，是评价机床动态性能的一项重要指标，是影响机床工作精度的主要因素。
回转轴误差运动的测量和控制，是各种精密设备及大型、高速、重载设备的重要技术问题之一。
通过对回转轴误差运动的测定，可以了解回转轴的运动状态和判断产生误差运动的原因。
机床主轴回转误差的测量方法有打表测量、单向测量和双向测量等。
造成机床回转误差的原因有主轴传动系统的几何误差、传动轴偏心、惯性力变形和热变形等误差，也包括许多随机误差。
通过径向跳动量和轴向窜动量测试实验可以有效满足对回转精度测量的要求。
二、回转误差的运动组成机床主轴的回转误差可以分为三种基本形式：①与回转轴线平行的轴向位移（纯轴向窜动）；②与回转轴线平行的径向位移（纯径向跳动）；③倾斜（纯角度摆动）。
如图1所示。
一般情况下，这三种基本形式的误差是同时存在的，产生的加工误差也是三种形式误差影响的叠加。
径向误差的大小取决于测量头的轴向位置，轴向误差的大小取决于测量头在测量平面上的径向位置。
因此必须说明评定时选择的轴向和径向位置。
三、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。
一方面有机床主轴传动系统的几何误差、转动轴系质量偏心产生的误差、所受惯性力变形产生的误差及设备热变形产生的误差等系统性（确定性）误差。
如机床主轴轴系中的轴套、机床主轴轴颈及滚动体的形状误差，特别是滚动件有尺寸误差时，机床主轴将产生有规律的位移。
另一方面，机床主轴回转误差产生的原因还有许多随机误差，如工艺系统的振颤对机床主轴回转的影响等。
简要叙述机床回转轴回转精度检测的实验方案
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。
机床主轴测试实验报告
机床主轴测试实验报告1. 引言机床主轴作为机床的核心组成部分，对于加工精度和效率具有重要影响。
为了保证机床主轴的质量和性能，进行测试是必要的。
本实验旨在通过一系列测试，评估机床主轴在不同工况下的性能指标，为机床的使用者提供参考。
2. 实验目的1. 测试机床主轴的回转精度；2. 测试机床主轴的径向跳动和轴向跳动；3. 测试机床主轴的最大转速；4. 测试机床主轴的稳定性和平稳性。
3. 实验装置和方法3.1 实验装置本实验使用的主要装置有：- 机床主轴测试仪：用于测试主轴的转动精度和跳动情况；- 主轴转速计：用于测量主轴的转速；- 高精度测量工具：包括示波器、千分尺等。
3.2 实验方法1. 回转精度测试：通过在主轴上安装测量标尺，利用示波器测量标尺的波形，评估主轴的回转精度。
2. 跳动测试：使用示波器和千分尺测量主轴的径向和轴向跳动情况。
3. 最大转速测试：利用主轴转速计，逐渐增加主轴转速，记录并测量主轴的最大转速。
4. 稳定性和平稳性测试：连续运行主轴一定时间，在不同转速下观察主轴的稳定性和平稳性。
4. 实验结果与分析4.1 回转精度测试结果经过测试，得到主轴的回转精度为0.005 mm。
根据要求，机床主轴的回转精度应在0.01 mm以内，因此主轴的回转精度在合理范围内。
4.2 跳动测试结果径向跳动测试结果显示，主轴的径向跳动在0.02 mm以内，轴向跳动在0.01 mm以内。
根据标准，机床主轴的径向跳动和轴向跳动应在0.03 mm以内，因此主轴的跳动情况符合要求。
4.3 最大转速测试结果经过测试，主轴的最大转速为8000 rpm。
根据要求，机床主轴的最大转速应在6000 rpm以上，因此主轴的最大转速符合要求。
4.4 稳定性和平稳性测试结果在连续运行主轴2小时的实验中，主轴的转速保持稳定，无明显波动。
在不同转速下，主轴的转速变化不超过2%，达到了平稳运行的要求。
5. 结论通过本次实验，得到了以下结论：1. 机床主轴的回转精度、跳动情况、最大转速以及稳定性和平稳性都符合要求；2. 主轴的回转精度为0.005 mm，径向跳动和轴向跳动均在0.03 mm以内；3. 主轴的最大转速为8000 rpm，稳定性测试显示转速变化不超过2%。
机床主轴回转误差运动测试(精)
综合实验一机床主轴的回转误差运动测试1、实验目的加工高精度的机械零件，对机床主轴的回转精度有非常高的要求。
测量机床主轴的误差运动可以了解机床主轴的回转状态，分析误差产生的原因。
通过机床主轴回转误差运动测试，要求学生：(1) 了解机床的主轴回转误差运动的测试方法。
(2) 熟悉传感器的基本工作原理。
(3) 掌握传感器的选用原则及测试系统的基本组成。
(4) 熟悉并掌握仪器的基本操作方法。
(5) 基本掌握数据处理与图像分析方法。
2、实验原理本实验使用两种方法进行误差运动测试：(1) 带机械消偏的单向法直角座标显示的误差运动测试，见本实验的背景材料中的图1-9。
(2) 电气消偏单向法圆图像显示的回转轴误差运动测试，见本实验的背景材料中的图1-13。
3、实验对象以C6140普通车床的回转主轴为研究对象，测试其在回转情况下的误差运动。
根据测试数据，用图像分析方法表示误差运动，分析误差运动产生的原因。
4、主要实验仪器和设备(1) C6140普通车床(2) 回转精度测试仪(3) 涡流测振仪(4) 信号发生器(5) 双踪示波器(6) 数字式万用表(7) 可调偏心的测量装置5、实验步骤5.1 带机械消偏的单向法直角座标显示的回转轴误差运动测试(1) 按照仪器的操作说明，熟悉系统所用各仪器控制面板上的旋钮、按键的作用及操作方法；(2) 按照原理框图正确地将系统中各仪器的信号线连通；(3) 调整标准盘1(作为补偿信号)和标准盘2(作为误差的测量信号)的偏心量，标准盘2的偏心量e2应尽可能小，仅稍大于被测量轴回转误差值，以保证得到信号即可，偏心量一般调整到0.03mm~0.05mm；标准盘1的偏心量e1应尽可能调大，大到使被测量轴回转误差值相对于偏心量可以忽略不计，及得到一个接近于纯偏心信号的光滑曲线，但因受涡流传感器工作间隙的限制，偏心量无法无限制地加大，一般调到0.40mm~0.60mm即可，并使e1和e2相差180o；(4) 经指导老师检查系统连接正确后，接通电源预热仪器；(5) 按测振仪使用要求调整好涡流传感器的工作间隙；(6) 调整好机床转速，启动机床；(7) 调整测振仪灵敏度，使之满足下面的关系式：e1.k1传感.k1测振仪= e2.k2传感.k2测振仪(8) 将满足以上关系式的两路输出信号经加法器(借用回转精度测试仪后面板上的加法器，此时应将总接口插板抽出)相加，在示波器上得到误差曲线，曲线上最高点与最低点的高度差即为圆度误差的相对值，曲线最大的垂直度即为粗糙度的相对值；(9) 标定，方法为：用正弦信号发生器输出一标准正弦信号，使其幅值为测振仪当前档位（如30um档）的满量程输出的电压值，将该正弦信号送入加法器输入端，在示波器上得到一幅值为A mm的正弦信号，则该测量系统的标定系数为30um/A mm；(10) 求出绝对误差=相对误差(mm)×30um/A mm；(11) 停机床、关仪器，并拆除仪器的所有连接线，整理现场。
主轴回转精度动态测试技术研究
主轴回转精度动态测试技术研究摘要：随着磨床技术发展，对主轴回转精度的要求越来越高。
回转精度包括了轴的径向误差、轴向误差、角度误差及由此衍生出的表面误差和半径误差五种。
其中，径向误差尤其重要。
对于径向误差的动态测量及分析，我们采用了单向测量法和双向测量法，测得主轴不同转速下的同步误差值及非同步误差值，以选取主轴最佳磨削转速。
关键词：同步误差非同步误差径向误差引言自20世纪五十年代开始，我国磨床发展历程中，主轴类零件的制造精度要求一直被设计师认为能够完全实现。
因此，在制造过程中，轴类零件的几何精度要求并不是难点。
社会发展至今，由于汽车工业及计算机技术领域发展的需要，对零件的加工精度要求不断提高，甚至达到了微米级以上。
此种情况下，为了满足市场需求，生产高精度磨床就成为必然。
而主轴的回转运动误差是影响机床加工精度的主因之一。
因此，对高精度磨床的开发，研究主轴回转的动态特性具有现实的重要意义。
在日常生产中，如果磨床达不到磨削精度要求时，我们通常的做法是采取增加机床刚性、结构阻尼、改变零件几何形状以及降低磨床温升等方法来改进磨削性能。
但是，这些改进措施仅能从表面上对磨床工作精度有所改进，根本不能改变磨床的基本性能，即对提升磨床性能作用不大。
我们需要了解主轴性能，通过对主轴的动态测量，将主轴各项运动误差用数据准确地描述出来，以些为据，判断磨床的改进方向，从而准确预测及控制工件加工质量。
1 主轴运动误差在主轴动态回转特性中，通常存在三个基本误差：①径向误差；②轴向误差；③角度误差。
在此三个基本误差的基础上，又可以衍生出两个复合误差：①表面误差；②半径误差。
表面误差是由轴向误差和角度误差共同作用产生的，而半径误差是由径向误差和角度误差共同作用产生的。
对主轴精度影响最大是应该是径向运动误差。
如(图1)所示，当主轴在低速转动时，不会产生角度偏移，也不会发热，此时得到的是一个纯半径的运动误差，轴向误差与角度误差可以忽略不计，并不存在两个复合误差。
数控机床回转轴位置精度的自动检测
数控机床回转轴位置精度的自动检测一、仪器组成仪器由ML10激光头、角度折射镜、反射镜托架、RX10基准回转分度气（下图）、RX10控制电箱、计算机、打印机组成。
二、测量原理激光头发出的光束，通过角度折射镜分裂成两束平行光束，并折射到角度反射镜再反射回角度折射镜合并成一束光，然后被激光头探测孔接收。
当被测回转轴发生转动时，返回光束中产生移动性干涉条纹，这些条纹被激光头探测孔接收，通过内部的光检测器进行检测。
内插和计数电路记录移动产生的条纹数目。
测量软件通过反正弦计算对此进行修正，把线性条纹计数器的读数，转换成角度读数，然后再计算角度误差并显示在计算机屏幕误差栏中。
三、测量方法1.RC10基准回转分度器常用术语A面：由分度器马达驱动的那一面，也是安装角度反射镜的面。
B面：永久地固定在分度器壳体上的那一面，也是安装被测量回转轴的面。
基准位置：当分度器圆柱体上的红点与A面上的红点对准且分度器处于锁定状态时，即分度器处于基准位置。
锁定与解除状态时：当分度气圆柱体与A面之间没有间隙时，分度器被锁定，即软件采集数据状态；当分度器从锁定状态切换到解除锁定状态时，A面与分度器主体脱离，A面向上移动约2.5mm，随着被测量回转轴的转动，A面通过分度器的海司(Hirth)轴，以每5°为一节反向回转到被测量回转轴所转动的基准位置。
以确保激光光束能够返回到激光头探测孔里面。
2.测量采用RXIO回转轴精度测量软件以及相配套的基准回转分度器，把角度反射镜安装在基准回转分度器顶板（A面）上，再将基准回转分度器安装在被测量回转轴上，角度折射镜安装在机床比较合适的位置上（尽可能靠近基准回转分度器），然后调试激光干涉仪与角度折射镜和角度反射镜之间的光路准直，并确保基准回转分度器，在锁定与解除锁定状态下以及两个终端目标位置之间切换时，光路强度信号在测量范围之内。
开始测量时，首先确定测量基准位置，当被测量回转轴转动到某一个目标位置时，基准回转分度器从锁定状态切换到解除锁定状态，固定在基准回转轴分度器上的顶板（A面）与基准回转分度器主体脱离，顶板（A面）拖起角度反射镜向上移动约2.5mm，然后向相反方向以每5°为一节回转到被测量回转轴所转动的基准位置上。
机床主轴回转精度实验报告
实验报告
实验名称：机床主轴的回转精度实验
班级：
姓名：
学号：
成绩：
湖南工业职业技术学院机械系数控中心
实验三：机床主轴的回转精度实验
一、实验目的：
1、掌握机床回转误差运动状态及对工件加工精度的影响；
2、了解车床主轴回转误差的测量方法。
二、实验器材：
1、C620车床一台，
2、圆柱心棒一根，
3、千分表三个。
实验方法：
4、按图示把心轴安装到车床主轴上；
2、按图示安装上千分表；分别离主轴前端50mm，100mm，200mm，400mm，600mm处测量各一次；
3、低速（150r/min）开动机床，记录跳动值和窜动值；
4、高速（630r/min）开动机床，记录跳动值和窜动值；
5、依下列方式计算出角向摆动：
tgα=（600mm处的跳动值－100mm处的跳动值）／（600－100），多算几处，取平均值。
主轴回转精度的测定
实验主轴回转精度的测定一、 概述随着机械制造业的发展，对零件的加工精度要求越来越高，由此对机床精度要求也越来越高。
作为机床核心——主轴部件的回转误差运动，直接影响机床的加工精度，它是反映机床动态性能的主要指标之一，在《金属切削机床样机试验规范》中已列为机床性能试验的一个项目。
多年来，国内外一直在广泛开展对主轴回转误差运动测量方法的研究，并取得一定的成果。
研究主轴误差运动的目的，一是找出误差产生的原因，另一是找出误差对加工质量影响的大小。
为此，不仅对主轴回转误差运动要能够进行定性分析，而且还要能够给出误差的具体数值。
过去流行的测试与数据处理方法，是传统的捷克VUOSO双向测量法和美国LRL单向测量法。
前者适用于测试刀具回转型主轴径向误差运动,后者适用于测试工件回转型主轴径向误差运动。
两种方法都是在机床空载或模拟加工的条件下，通过对基准球(环)的测量，在示波器屏幕上显示出主轴回转而产生的圆图象。
将圆图象拍摄下来便可用圆度样板读取主轴径向误差运动数值。
这种测试方法虽然能够在试验现场显示图形，直观性强，便于监视机床的安装调试，但也存在一些不足，如基准钢球的形状误差会复映进去，不能反映切削受载状态,存在一定的原理误差等。
所以测量精度难以提高，实际应用受到一定限制。
经过多年的研究，目前主轴误差运动主轴误差运动的测试与数据处理方法有了很大的改进，引入频镨分析理论和FFT变换技术，通过用计算机来进行测量数据处理，使整个测量过程更方便、数据处理更科学、测量结果更正确。
二、 实验目的1．了解机床主轴回转误差运动的表现形式、定义、评判原则、产生原因及对机床加工精度的影响。
2．懂得主轴回转误差的测量方法及实验原理。
三、 主轴径向误差运动的测试原理及方法1．主轴回转误差运动主轴回转时，在某一瞬时，旋转的线速度为零的端点联线为主轴在该瞬时的回转中心线。
理想情况下，主铀回转中心线的空间位置，相对于某一固定参考系统应该是不随时间变化的。
超精密车床主轴回转精度动态测试仿真
摘要 : 该文提出了用两点误差分离法动态测试超精密车床主轴回转误差运动和基准轴圆度误差的方法 , 建立了数学模型并 进行了仿真 。仿真表明回转误差运动中的偶次分量不会影响测试精度 , 而奇次分量会影响 , 但测试原理误差主要来自三次 分量 ,而三次分量的影响很小 ,所以该测试方法切实可行 。 关键词 : 超精密车床 ; 主轴 ; 回转误差运动 ; 动态测试 ; 误差分离技术 ; 仿真 中图分类号 : TH161 文献标识码 :B
第 19 卷 第6期
文章编号 :1006 - 9348 (2002) 06 - 0096 - 04
计 算 机 仿 真
2002 年 11 月
超精密车床主轴回转精度动态测试仿真
黄长征1 , 李圣怡2
(1. 韶关大学 ,广东韶关 512005 ;2. 国防科技大学 ,湖南长沙 410073)
传感器 S 1 和 S 2 分别测得第 0 点的信号 S 1 (θ 0 ) 和 S 2 (θ 0) :
S 1 (θ 0 ) = R (θ 0 ) + e (θ 0) ) - e (θ S 2 (θ 0 ) = R (θ 0 - π 0) ( 1) ( 2)
因车床主轴回转径向误差运动有在同一方位大小不变 的性质 , 所以当主轴转过 180° 如图 1 ( b) 示 , 传感器 S 1 和 S 2 这 时所测得第 ( n/ 2) 点的信号 S1 (θ n/ 2 ) 和 S 2 (θ n/ 2 ) 分别为 :
a11 =
图3 动态测试系统总体结构图
5 测试原理仿真
( 15)
2
n
n- 1
i =0
ΔS1 (θ) ∑
i
n- 1
・ cos (θ i) ・ sin (θ i)
背景资料 综合实验一机床主轴回转误差运动测试
实验一机床主轴的回转误差运动测试随着科学技术的飞速发展，很多行业对回转轴差动误差的测量都极为重视，例如，有许多行业的设备都需要高精度的机械零件，它们的形状误差和表面粗糙程度往往要求在0.1～0.25μm以下。
要加工出这样高精度的机械零件，需要多方面的条件来配合才能够满足要求，其中的机床主轴的回转精度是最关键的条件之一。
而测量主轴的误差运动则可以了解机床主轴的回转状态及产生误差的原因，对机床的加工而言，它可以用来预测机床的理想加工条件下所能达到的最小形状误差，并判断产生加工误差的原因。
本实验对如何正确测量机床主轴的误差运动进行一些探讨。
一、有关的基础知识1 轴误差运动理想回转轴线——回转轴运转时，其轴心线在空间的位置稳定不变，即与空间的一条直线相重合，且无轴向的相对移动，我们就称这条固定直线为理想轴线。
但实际上，回转轴组件由于各零件的加工误差及安装误差存在，它的回转轴线在空间的位置是漂移的，并非固定不变。
那么，我们就把回转过程中实际的回转轴轴心线对理想线的相对位置的相对位移定义为回转轴的误差运动。
在实际研究中，往往根据不同的研究对象和目的，可以将理想轴线有选择地和不同的元件“固接”在一起。
例如，我们研究轴承时，可以把理想轴线和轴壳“固接”，这时的误差运动是回转过程中回转轴线对轴承壳体的相对运动，反映出轴承的回转质量，如果研究的是加工设备（如机床），对刀具回转类机床，理想轴线可以与工件“固接”；对于工件回转加工类机床，理想轴线则可与刀具“固接”；这时主轴的回转误差运动就是刀具——工件之间的相对位移，反映出来的是加工误差。
但应注意，回转误差运动是一个复杂的合成误差，它是由几个方向的误差所组成，下面来具体分析（见图1-1）：总的来讲，实际回转轴线对理想轴线AB在每一个瞬间的相对运动可以分解为三类五个运动：纯轴向运动z(t)，纯径向运动x(t)和y(t)，倾角运动α(t)和β(t)。
从分解的五种运动的特点可看出，径向误差运动r(t)是由纯径向运动x(t) 、y(t) 和倾角运动α(t)、β(t)合成的结果。
高速铣齿机刀具主轴回转误差动态测试
参考文献：
【1 】郑鹏， 商向东， 许秀辉， 等． 齿轮加工机床主轴回转误差 J］ ． 沈阳工业大学学报， 1998 （ s1 ） ． 的测试研究［ 【2 】商向东． 齿轮加工精度［M］ ． 北京： 机械工业出 版 社， 2000． 【3 】温熙森， 陈循， 徐永成， 等． 机械系统建模 与 动 态 分 析 ［ M］ ． 北京： 科学出版社， 2004． 【4 】宋向荣， 李建康， 席桂东． 汽车异常振动振源识别的试验 J］ ． 工程力学， 2010 ， 27 （ 9 ） ： 227 － 233． 研究［ 【5 】王济， M］ ．北 胡晓． MATLAB 在振动信号处理中的应用［ 2006． 京： 中国水利水电出版社， 【6 】周小祥， 陈尔奎， 吕桂庆， 等． 基于数字积分和 LMS 的振动 ［ J］ ． 自动化仪表， 2006， 27（ 9） ： 51 － 53． 加速度信号处理
图1
铣齿加工过程简图
［2 ］
当刀具主轴回转误差以周期性频率分量为主时， 按傅里叶级数展开，即 径向误差： ex =
1பைடு நூலகம்
刀具主轴回转误差对齿轮加工误差的影响
刀具主轴回转误差运动可分解为图 1 所示的径向 误差和轴向误差 。 其径向误差引起齿轮的径向误差， 轴向误差引起齿轮的切向误差 。
∑e
j
xj
sin j z φ + Ψ xj i
(
)
（ 1）
轴向误差：
收稿日期： 2011 － 06 － 29 基金项目： 国家科技重大专项 （ 2010ZX04011 － 032 ） ； 江苏省科技型企业技术创新资金项目 （ BC2009012 ） ； 南京市 2010 年 第二批科技发展计划 （ 201002006 ） 作者简介： 陆慧慧 （ 1987 —） ，男，硕士研究生，研究方向为数控技术。E － mail： luhuihui_1010@ 163. com。
回转精度分析与测试方法
回转精度分析与测试方法回转精度的测试方法及原理作回转运动的主轴，可将其看成为一个刚体，它与自由运动刚体的差别仅在于空间直角坐标系中，它只有一个旋转运动的自由度，其它五个自由度应完全被约束，满足这种条件时，回转主轴为理想主轴，事实上，任何精度轴系，其被约束的自由度都作微小量的运动，并对主轴的旋转运动产生影响，造成回转运动误差，当主轴作为一个部件存在于一台机器中时，主轴回转轴线在空间五个自由度上的误差分量，并不是等量影响轴系的精度，而是具有其敏感方向的，往往因机器用途不同，而其误差对整机的影响不同。
转台主轴回转轴线轴向和径向的平动，不影响转台主轴的指向，其主轴回转运动误差的敏感方向，是两个自由度上的角度摆动。
因此，转台轴的倾角回转误差指的是回转轴相对于回转轴线平均线的倾角变化量。
造成回转误差的主要有：1、台体框架扭转变形造成的误差，这与框架的扭转刚度和轴承的摩擦系数以及驱动时的力矩不平衡等因素有关，由于该误差很小，可忽略不计；2、轴系和滚珠的磨损、间隙和跳动的误差，如果选择合适的轴系可使误差达到很小的程度；3、台体安装中由于检测端轴和测角端轴双轴的不同心度和不平行度引起的误差，这是U 型框架所特有的结构造成的，而且实践也证明这是机械回转误差的主要来源。
在测试方式上，通常可以使用水平仪、千分表或者平行光管来测量。
这里介绍用平行光管测试回转精度的方法。
在这种方法中用到的仪器有平行光管、平面镜、数显电箱以及专门设计的夹具。
下面介绍一下平行光管的工作原理。
自准直仪（又称自准直测微平行光管，简称平行光管）是一种应用光学自准直成像测微原理工作的高精度测试仪器。
它把准直仪和望远镜合二为一，利用光学自准直法，把角度量变化为线性量，通过测微器测出其线性变化从而间接地把角度测量出来，并由此确定测量反射面微小角度变化。
如果反射镜面与光束不垂直，而是偏转一个小角度α，那么当平行光轴的光线射向反射镜时，光线按反射定律与原光线成2α返回，通过物镜后成像在焦平面分化板上的处，与原目标不重合而有'的位移量（即为x）。
主轴动态精度测试方法【教程】
主轴作为精密加工机床的核心部件，影响着机床加工精度。
机床的工作性能和寿命都会受到主轴动态误差的影响。
加工工件的圆度、表面粗糙度和平面度都与主轴有关。
通过对主轴动态精度进行测试和分析，为进一步提高机床的加工精度，研发改良型号的机床提供数据支持和理论保障。
因此，主轴的动态误差测试具有重要意义。
国内外很多学者对主轴动态误差进行了大量的研究。
孙艳芬［1］介绍了主轴回转误差的概念及其基本形式，分析了它对加工精度的影响。
王莹等人［2］对主轴系统动态误差和热漂移误差进行了测试与分析。
朱永生等［3］对主轴动态回转误差进行了实验研究，测试分析了主轴回转误差受转速的影响。
许颖等人［4］研究了主轴转速和温升对主轴动态误差的影响。
刘阔等人［5］在不同的转速下对主轴的动态误差进行了测试，并对主轴动态误差随转速的变化进行了分析; 包丽等人［6］结合模态对加工中心主轴动态误差进行了研究。
靳岚等人［7］同时在两个方向上对主轴的回转误差进行动态测试。
以上研究对于主轴动态误差研究有着很大实用价值，实验往往对单一机床在一种测试方法下对主轴进行动态测试，缺乏对比，没有考虑到安装、工况对主轴精度的影响，不能发现同一类型机床产品主轴动态精度变化的普遍规律。
文中对同一批次、同一型号的3 台立式加工中心，分别对主轴动态误差进行测试。
主轴的动态误差测试主要包括径向动态误差、轴向动态误差、最小径向间隙。
综合比对、分析3 台机床数据异同，找出主轴动态误差较大的普遍原因，以提高主轴工作运行的平稳性和加工精度。
1 、主轴动态误差概念及其影响因素主轴动态误差就是主轴在一定转速工作下的回转误差，机床主轴回转是机床最基本的成型运动，是决定工件圆度的主要因素之一。
主轴回转精度可以定义为: 主轴回转线在回转时相对于其平均周线的变动量在误差敏感方向的最大位移［8］。
它可以是径向跳动、轴向跳动或摆动，如图1 所示。
一般情况下3 种误差同时存在，并相互叠加，影响主轴精度。
高速主轴回转误差动态测试与分析
高速主轴回转误差动态测试与分析靳岚;燕昭阳;谢黎明;苟卫东;施东兴【摘要】It applies two-way method to design a testing system to do the dynamic testing of spindle's rotational error. The system consists of one high precision of standard rod, two non-contact displacement sensors and one LMS TEST. LAB of collector. It expounds the principle of the testing of rotational errors, for the eccentric proposition of standard rod in testing of spindle, and proposes an effective solution, and takes an experimental study.%应用双向法设计测试系统,对主轴的回转误差进行动态测试.该系统由高精度标准棒、非接触位移传感器和LMS TEST,LAB采集器组成.阐述了回转误差的测试原理,针对机床主轴测试中标准棒的安装偏心问题,提出了有效解决方法,并进行了实验研究.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P93-95)【关键词】回转误差;偏心;最小二乘法;高速主轴【作者】靳岚;燕昭阳;谢黎明;苟卫东;施东兴【作者单位】兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁 810018;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH161随着高速、高精密机床的发展，在机械加工过程中，高速主轴的回转误差已经成为影响工件加工精度的关键因素，它直接影响到被加工零件的几何形状精度和表面粗糙度［1］。
机床主轴跳动测量方法
机床主轴跳动测量方法
机床主轴跳动测量，这可是个超级重要的事儿啊！就好像给机床做一次全面的体检一样。
你知道吗，机床主轴就像是机床的心脏，它的跳动情况直接影响着加工的精度和质量。
那怎么测量它的跳动呢？嘿，有好多巧妙的方法呢！
比如说可以用千分表来测量。
把千分表固定在合适的位置，让主轴旋转起来，千分表的指针就会随着主轴的跳动而摆动，这时候就能读出跳动的数据啦，是不是很神奇？这就像是一个敏锐的侦探，能精准地捕捉到每一个细微的变化。
还有啊，激光测量也是很不错的选择呢！激光束那可是非常精准的，它能像一束光剑一样，瞬间洞察主轴的跳动情况。
这种方法快速又准确，就如同给机床配备了一双超级眼睛。
在测量的时候，可不能马虎哦！要仔细调整测量工具的位置，确保测量的准确性。
这就好比是在精心雕琢一件艺术品，每一个细节都不能放过。
测量机床主轴跳动，不只是为了满足当下的加工需求，更是为了机床的长久健康啊！如果不重视这个问题，那加工出来的零件可能就会出现偏差，到时候可就麻烦大啦！这就像盖房子，如果地基没打好，那房子还能稳固吗？
所以啊，一定要认真对待机床主轴跳动测量这件事，用最合适的方法，最严谨的态度，去确保机床的良好运行。
只有这样，我们才能让机床发挥出它最大的作用，生产出高质量的产品。
这难道不是至关重要的吗？机床主轴跳动测量，绝对不容忽视！。
主轴动态回转精度测试介绍
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，轴线位置的变化。
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，在理想状况下，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、主轴箱体或数控机床的工作台面)来说，应该是固定不变的。
但实际上，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结构的共振等原因，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理想回转中心线，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理想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研究目的对主轴回转误差运动的测量和研究有两方面的目的：(1).从设计、制造的角度出发，希望通过测量研究找出设计、制造因素与主轴误差运动的关系，及如何根据误差运动的特点，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原因，以便做进一步改善。
(2).从使用的角度出发，希望找出主轴运动与加工精度和表面粗糙度的关系，及如何根据误差运动的特点，预测出数控机床在理想条件下所能加工出的工件几何与表面粗糙度，给选用数控机床及设计数控机床提出依据。
超精密空气主轴回转精度的测量与数据处理
超精密空气主轴回转精度的测量与数据处理我所研制的超精密空气主轴（以下简称主轴）可用作超精密加工机床或高精度计量仪器的主轴系统。
主轴采用先进的气体静压技术，径向轴承和双向止推轴承的各工作面均为静压气浮面，且经过严格的动平衡，因而实现了非接触的高精度回转，具有无振动、低噪音的特点。
由于气膜对轴系零件加工误差的平均作用，因而轴系装配后的回转精度可以高于零件精度。
对主轴主要技术指标——主轴径向回转精度要求达到小于0.1μm。
这样高精度的指标，即使加工出来了，也难以测量出它的精度，因而给测量带来了极大的困难。
通过几年的摸索、研究，终于用双向转位法测出了主轴径向回转精度（0.07μm）。
现将测量方法介绍给读者。
1 检测1.1 检测条件环境温度：20±1℃每小时变化：<0.1℃相对湿度：30%~60%被测主轴在恒温室内定温时间不少于24h；被测主轴与标准器具的温差不大于0.2℃；被测主轴需安置在隔振基础上，周围无剧烈振动和冲击；供气压力稳定在0.4±0.02MPaq1.2 检测用仪器和器具① TESA电感测微仪（瑞士）（分辨率0.01μm），②标准玻璃球不圆度≤0.05μm（英国圆度仪附件）1.3 检测方法采用双向测量法，测量装置如图1所示。
图1 测量装置将标准玻璃球作为测量工具，通过可调偏心并能转位工装，固定安装在主轴上。
电感测微仪测头从主轴回转轴线垂直方向对准球，并垂直于球面，调整球与轴系回转轴线基本同心。
其偏心量越小越好，一般在0.5μm左右。
第一步，测头从零度方向开始测量，均匀旋转主轴，从零开始每间隔10°，θi=0°，10°，20°~350°。
读出电感测微仪读数，测量3~5圈，取平均值X1（θi）为反向前读数，然后轴系不动，球与测头各自相对于轴系转动180°，即进行了反向，反向后球的偏心会有变化，重新调整偏心后测量3~5圈，取平均值为反向后读数X2（θi）。
主轴回转精度测量方法
以主轴上位置 2 （ 图 1a ） 为起始位置进行测量， 得 出相应的误差信号为 T1 （ θ） ， 可以表示为 T1 （ θ ） = R （ θ ） + d （ θ ） + r （ θ ） （ 1） 两个特性非常接近的电容式位移传感器 S1 和 S2 在圆周方向相隔 180° 对称安装， 主轴回转一圈采样 n 个点， 所测信号包括被测件圆度误差信号 R （ θ） 和主轴 回转误差信号 e （ θ ） 。 开始位置如图 3a 所示， 传感器 分别测得第 O 点的信号 S1 （ θ0 ） 和 S2 （ θ0 ） 为 S 1 （ θ0 ） = R （ θ0 ） + e （ θ0 ） （ 4）
Measurement methods of spindle's rotation accuracy
YAO Jun，WANG Ping （ College of Mechanical Engineering， Tianjin University of Science ＆ Technology， Tianjin 300222 ， CHN） Abstract ： The paper first mainly introduces every kinds of method of measuring spindle rotation accuracy and their theories，including single － point method，double points method，three points method，virtual instrument method，CCD method and method of axial float measurement； then recommends ways of data processing and error analysis，points out characteristic of every method，and gives a summary of general principle of selecting one method． Keywords： Spindle's Rotation Accuracy； Measurement； Data Processing； Error Analysis 产品制造精度的提高， 对于机床加工精度的要求 越来越高。机床主轴回转精度的检测是机床设计、 制 调整和维修的重要环节， 是提高机床加工精度的重 造、 要措施。机床主轴回转精度的测量及误差分析一直是 机床行业关注的热点。国家标准 GB / T 20957． 4 － 2007 文件对主轴回转轴线给出了明确的定义
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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，轴线位置的变化。
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，在理想状况下，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、主轴箱体或数控机床的工作台面)来说，应该是固定不变的。
但实际上，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结构的共振等原因，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理想回转中心线，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理想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研究目的
对主轴回转误差运动的测量和研究有两方面的目的：
(1).从设计、制造的角度出发，希望通过测量研究找出设计、制造因素与主轴误差运动的关系，及如何根据误差运动的特点，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原因，以便做进一步改善。
(2).从使用的角度出发，希望找出主轴运动与加工精度和表面粗糙度的关系，及如何根据误差运动的特点，预测出数控机床在理想条件下所能加工出的工件几何与表面粗糙度，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方法，有直接测量法与间接测量法(试件法)两大类，其中直接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密之测试棒，用量表接触试棒的表面和端面，轻轻旋转主轴量测在不同角度上的读值。
优点：测量方法简单，容易操作，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状误差及对表面粗糙度的影响。
(2).动态测试法－
以标准试棒偏心安装，在径向固定两互相垂直的位移传感器，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 运动误差图名词解释
(1).总误差运动(Total Error Motion)－以足够多的圈数记录下的全部误差极坐标图，它代表主轴在一定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，代表该机台在理想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，它表示在理想切削条件下所能获得的加工表面粗糙度。
(4).基本误差(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).残余误差(Residual Error)－平均误差运动对基本误差图像的偏离，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)的原因:
有两个主要的原因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.机台结构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)的原因:
1. 轴承内(外)环轨道不圆(Out of round stationary bearing races)。
2. 轴承座不圆(Out of round bearing seats)。
3. 轴承座不对心(Misaligned bearing seats)。
4. 主轴动不平衡偶合结构刚性不均匀(Out of Balance condition coupled with
non-uniform)，(I.e. a structure that is weak in one direction)。
5. 机台结构与主轴转速共振(Resonant conditions of the machine structure that
are synchronized with the rotational speed)。
C .造成径向异步误差(Asynchronous Error)的原因:
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. 机台结构变形造成相对振动(Structural Motion / relative vibration)。
4. 由机台外部振动源造成的结构振动变形(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. 机械结构或主轴之共振(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
ØVICTOR 车床主轴回转精度测试架设范例
ØVCENTER 综合加工机主轴回转精度测试架设范例
Ø主轴回转精度实验所量测结果范例说明
轉速vs.同步與非同步誤差
五、结论
采用此一精密量测技术有下列各项优点：
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，再决定是否需要重新组装。
2. 藉由此一量测，可以得知主轴的较佳运转转速而得到较理想的工件，而无须
由实际切削结果反推理想运转速度。
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直接相关；随
机误差运动加工完成的孔之表面粗糙度亦有直接关连，若主轴有较小的随机误差运动，便能够加工出较佳之表面粗糙度。