[发明专利]一种用于测量主轴径向回转误差的标准器

说明书

本发明一种用于测量主轴径向回转误差的标准器属于精密仪器制造及测量技术领域；该标准器包括设置有靶标的靶标盘，安装盘，LED，PCB板，开关，装有电池的电池座和紧固螺栓；所述靶标盘安装在安装盘上部，所述LED焊接在PCB板上表面，所述开关和电池座焊接在PCB板下表面，所述PCB板通过紧固螺栓安装在安装盘下部；所述靶标为通孔，设置在靶标盘中心外的位置；本发明标准器与待测主轴同轴设置，形成一套全新的主轴径向回转误差测量装置与方法，再结合数字图像处理技术，不仅不需要高采样频率电容传感器，降低了设备成本，而且能够实现高转速主轴径向回转误差的高精度测量。

技术领域

本发明一种用于测量主轴径向回转误差的标准器属于精密仪器制造及测量技术领域。

背景技术

随着半导体和超净加工技术的不断发展，高速主轴的技术需求日益增加。主轴转速范围从几千转每分钟上升到几万转每分钟，主轴轴系精度也不断提高，其中，径向回转误差从几百微米提高到几十微米甚至几微米精度。因此，对高速主轴径向回转误差的测量显得更加重要。主轴回转误差也是反映机床动态性能好坏的关键指标之一，通过对回转误差的测试与分析，可以预测理想加工条件下机床所能达到的最小形状误差、表面质量和粗糙度，也可以用于机床加工预测和补偿控制，判断产生加工误差的原因，以及机床的状态监测和故障诊断，还可为机床主轴回转误差预测、控制提供重要的测试基础。

目前在高速主轴径向回转误差测量方面，美国雄狮精仪公司的主轴误差分析仪SEA，与我国军标GJB1801-93提到的方法一致。该方法要想保持测量精度，其采用的电容传感器的采样频率要随待测主轴转速提高而增大。例如，当待测主轴的转速达到60000rpm，即待测主轴轴心点晃动频率为1KHz，要想实现25μm的测量精度，电容传感器的采样频率至少要达到128KHz。

可见，这种方法对于电容传感器的采样频率有着非常高的要求，由于高采样频率电容传感器难以获得，且价格昂贵，因此，如何在不需要高采样频率电容传感器的情况下，实现高转速主轴径向回转误差高精度测量，是主轴径向回转误差超精密测量领域亟待解决的关键技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种用于测量主轴径向回转误差的标准器，将该标准器与待测主轴同轴设置，形成一套全新的主轴径向回转误差测量装置与方法，再结合数字图像处理技术，不仅不需要高采样频率电容传感器，降低了设备成本，而且能够实现高转速主轴径向回转误差的高精度测量。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于测量主轴径向回转误差的标准器，包括设置有靶标的靶标盘，安装盘，LED，PCB板，开关，装有电池的电池座和紧固螺栓；所述靶标盘安装在安装盘上部，所述LED焊接在PCB板上表面，所述开关和电池座焊接在PCB板下表面，所述PCB板通过紧固螺栓安装在安装盘下部；所述靶标为通孔，设置在靶标盘中心外的位置。

上述用于测量主轴径向回转误差的标准器，所述靶标的数量为正整数，在靶标的数量不是1的情况下，所有靶标均匀分布在靶标盘上。

一种用于测量主轴径向回转误差的标准器，用于测量主轴径向回转误差。

上述用于测量主轴径向回转误差的标准器，用于测量主轴径向回转误差的方法是：

基于所述标准器形成基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量装置，包括：图像采集器件，标准器，用于夹持标准器的装夹装置，待测主轴，基座，龙门支架，X向位移导轨，Y向位移导轨和Z向位移导轨；其中，X向位移导轨通过龙门支架固定在基座上，Y向位移导轨安装在X向位移导轨上，沿X向位移导轨所在方向移动，Z向位移导轨安装在Y向位移导轨上，沿Y向位移导轨所在方向移动，图像采集器件安装在Z向位移导轨上，沿Z向位移导轨所在方向移动，标准器通过装夹装置安装在待测主轴的回转端面上。

基于所述标准器形成基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量方法，由以下步骤组成：