(仅供参考)高速电主轴径向跳动及静刚度测试方法

Ａ ＝ ｉ＝１ ｎ
ｉ＝１ ｎ
ｉ＝１
∑ ∑ ｎ ｘ２ｉ －（ ｘｉ）２
ｉ＝１
ｉ＝１
（１）
图 １ 专用测试实验台
２．２ 接触式径向跳动测试方案
ｎ
ｎ
ｎ
ｎ
（∑ｙｉ）（∑ ∑ ｘ２ｉ）－（ ｘｉ）（∑ｘｉｙｉ）
Ｂ ＝ ｉ＝１
ｉ＝１ ｎ
ｉ＝１ ｎ
ｉ＝１
（２）
∑ ∑ ｎ ｘ２ｉ －（ ｘｉ）２
第 ２７卷 第 ２期
重 庆 理 工 大 学 学 报（自然科学）
２０１３年 ２月
Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．２
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｆｅｂ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１３．０２．０１２
收稿日期：２０１２－０９－２０
作者简介：杨钢（１９７５—），男，重庆人，硕士，实验师，主要从事机械设计与制造、工程测试等方面的研究。
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杨 钢：高速电主轴径向跳动及静刚度测试方法
６３
主轴系统是机床的重要部件，它包括主轴、轴
电主轴的 回 转 精 度 检 测 包 括 径 向 跳 动、端 面
承及支承主轴和轴承的主轴箱体等。对高速精密 跳动、周期性轴向窜动的测试。本文由于篇幅的
数控机床来说，其加工精度很大程度上取决于主 限制，只介绍径向跳动的测试方法。
轴系统的精度，它受主轴系统的几何精度、静态和
径向跳动是指通过轴线上规定点并垂直于轴
动态刚度及热性能的影响［４－５］。
线的平面内零件的圆的形状误差［７］。本文主要研
１ 测试静刚度力传感器的标定方法
究用非接触式（电涡流传感器）方式进行测试的方 法，并与接触式测试方法进行对比。
已有学者对机床主轴的静刚度测试方法进行 了研究，如采 用 弧 形 三 向 加 载 刚 度 仪 和 螺 旋 增 力 机构 等 方 法［６］，但 均 存 在 定 位 难、精 度 不 高 等 问题。
如用最小二乘法对力传感器进行标定后再进 行测试，将 大 大 提 高 测 试 精 度。 对 在 测 试 过 程 中 的一组数据（ｘｉ，ｙｉ），用 ｙ＝Ａｘ＋Ｂ来表示 ｘｉ和 ｙｉ 之间的关系。选择适当的 Ａ、Ｂ，使得总偏差 Δ ＝
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｕｓｅｄｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｍｅｔｈｏｄｔｏｔｅｓｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｉｎｄｌｅｒｕｎｏｕｔ，ｉｎｔｒｏ ｄｕｃｅｄｔｈｅｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｄａｔａｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｔｅｓｔ ｉｓｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｔｈａｎｃｏｎｔａｃｔｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙａｌｓｏｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｍｅｔｈ ｏｄｕｓｉｎｇｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ｔｅｓｔｅｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｉｎｄｌｅｒａｄｉａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄａｘｉａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ， ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｌｓｏｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｈａｓｂｅｅｎ ｇｒｅａｔｌｙｅｎｈａｎｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｐｉｎｄｌｅ；ｒａｄｉａｌｒｕｎｏｕｔ；ｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ
ＧＢ／Ｔ１７４２１．１—１９９８的有关规定。 ５）用基频 ５０Ｈｚ、最高转速 １５０００ｒ／ｍｉｎ的电
主轴作为测试主轴。
以，用求偏导的方法：
∑ Ｅ
Ａ
ｎ
＝２ （ｙｉ
ｉ＝１
－Ａｘｉ
－Ｂ）（－ｘｉ）
＝０
∑ Ｅ
Ｂ
ｎ
＝２ （ｙｉ
ｉ＝１
－Ａｘｉ
－Ｂ）（－１）
＝０
得
ｎ
ｎ
ｎ
ｎ∑ ｘｉｙｉ －（∑ ｘｉ）（∑ ｙｉ）
高速电主轴径向跳动及静刚度测试方法
杨 钢
（重庆交通大学 机电与汽车工程学院，重庆 ４０００７４）
摘 要：用非接触式方法测试高速电主轴的径向跳动。介绍了非接触式测试方法，并与接 触式测试方法的数据进行了对比。结果表明，非接触式的测试精度高于接触式。研究了用最小 二乘法理论标定力传感器，以此测试高速电主轴的径向刚度和轴向刚度的方法。测试结果表 明，测试精度得到了较大提高。 关 键 词：高速电主轴；径向跳动；静刚度 中图分类号：ＴＨ１３３．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１３）０２－００６２－０７
高速电主轴是实现机床高速化的重要部件， 它的性能在一定程度上决定了加工机床的整体发 展水平。因此，高 速 加 工 机 床 对 高 速 电 主 轴 的 技 术指标有着 苛 刻 要 求，使 其 不 同 于 传 统 的 主 轴 系 统，其安全性 和 可 靠 性 等 动 态 性 能 也 成 为 结 构 设 计和机床运行中考虑的首要问题［１－２］。
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＨｉｇｈｓｐｅｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｐｉｎｄｌｅＲａｄｉｕｓＲｕｎｏｕｔ ａｎｄＳｔａｔｉｃＳｔｉｆｆｎｅｓｓ
ＹＡＮＧＧａｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｔｒｏｎｉｃｓ＆ ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４，Ｃｈｉｎａ）
ｎ
∑［ｙｉ－Ａｘｉ－Ｂ］２为最小，这种确定系数 Ａ、Ｂ的
ｉ＝１
方法叫作最小二乘法，其中 Δ是 Ａ、Ｂ的函数。所
２．１ 电主轴径向跳动测试前的准备 １）将主轴固定在专用实验台上，并安装调试
妥当，如图 １所示。 ２）测试前应使主轴充分润滑，以保证在测试
期间润滑油膜不会发生变化。 ３）使主轴达到正常的运转温度。 ４）对 计 量 器 具 的 要 求 和 检 验 方 法 应 参 照
通过对电 主 轴 进 行 各 项 测 试 研 究，能 掌 握 该 主轴的各种 性 能 参 数，这 些 参 数 在 用 户 的 使 用 过 程中将起到 极 大 的 作 用，使 用 户 在 生 产 实 践 中 能 根据不 同 的 生 产 情 况 更 好 地 让 设 备 到 达 最 佳 状 态，从而给使 用 单 位 带 来 直 接 的、可 观 的、显 著 的 经济效益［３］。