[发明专利]对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法。对径设置中的一个位移传感器作为基准位置传感器，另外平行的两个作为测量传感器，经过轧辊多次转位在不同测量位置与轧辊表面圆作相对运动，获取轧辊某截面表面的冗余信息，并建立相应的多位圆度误差分离方程，并将采集到冗余信息中的时域信号变换到频域进行分析，在机将作偏心旋转运动轧辊的圆度误差和主轴的运动误差进行分离，实现对轧辊的圆度误差和主轴运动误差在机测量，根据实际需求，该测量方法可简化为对径两点测量法，也可以设置任意夹角进行随机测量，从而提高测量精度。

背景技术

随着冶金钢铁及汽车行业的迅猛发展，对金属板材的精度要求越来越高。为了能压制出高精度的板材，轧辊的质量就显得优为重要。其中轧辊的圆度及轧辊的表面质量是决定板材精度的最主要因素，而轧辊的最终质量是由轧辊磨床所决定的，所以数控轧辊磨床测量精度的高低也起着很重要的作用。传统数控轧辊磨床测量装置测量圆度时，将轧辊的安装偏心和机床的主轴运动误差与轧辊的圆度误差混合在一起。现在这些传统的轧辊测量装置不具有将机床系统误差与轧辊的圆度误差分离的功能。随着人们对轧辊高精度、高效率的追求，对被加工轧辊实施在机测量，并能够将轧辊圆度误差和机床系统误差进行分离，不仅能够提高测量精度，而且分离后的数据还可以用于数控加工的补偿控制，有利于提高轧辊的加工精度和效率。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法，能够实现对工件圆度误差和机床主轴运动误差在线测量。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法，其特征在于在被测轧辊测量截面的外围，对径设置两个位移传感器，其中第一位移传感器作为基准位置位移传感器，而第二位移传感器与一个与其平行设置的第三位移传感器作为测量传感器，经过轧辊多次转位在不同测量位置与轧辊表面圆作相对运动，获取轧辊被测截面表面的冗余信息，建立相应的多位圆度误差分离方程，并将采集到冗余信息中的时域信号变换到频域进行分析，在机将作偏心旋转运动轧辊的圆度误差和主轴的运动误差进行分离，实现对轧辊圆度和机床主轴运动误差的测量与分离。

具体操作步骤如下：

(1)校正对径设置的第一位移传感器和第二位移传感器处于x轴方向，而第三位移传感器与x轴夹角为；

(2)首次测量由三个位移传感器(1、2、3)测量三点1A、1B和1C，记录1A点位置及所测数据，1A点作为基准位置点；第二次测量轧辊逆时针旋转(π-)度，由两个平行的第二位移传感器和第三位移传感器测量二点2B和2C，1C转至基准点1A所在位置，记为2A/1C，并作为新的基准点；第三次测量至第K次均同第二次测量过程，理论上第K次第三位移传感器测量位置与第1次第二位移传感器所测位置重合，在误差范围内可以进行重复测量；

(3)经过步骤(2)中的测量过程，实现多位测量：

设N为测量位移传感器每周采样点数，x_i(n)为第i次测量，测量过程中对应点为iA(i＝2，3，…，K-1)时对应运动误差在x和y轴上均有分量；，r(n)为被测量轧辊的圆度误差，并设δ(n)为主轴运动误差，设轧辊旋转K次，取值经过三位及K次测量得到下列方程：

y＝Ae                        (1)

式中：

y—K次测量得到的位移传感器输出y_i(n)构成的K阶列向量；

e—被测轧辊经过K次转位后得到K个重构的圆度误差和主轴运动误差构成的K+1阶列向量；

M—K+1列测量输出系数矩阵。

y＝(y₁(n)，y₂(n)…，y_N(n))^T                (2)