[发明专利]一种主轴回转误差测量方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种主轴回转误差测量方法、装置及系统。该方法包括：对主轴旋转加工状态时产生的正余弦信号进行信号转换，得到方波信号；利用方波信号在主轴的水平方向和竖直方向进行等角度采样，得到主轴的回转数据；对回转数据进行回转误差计算，得到主轴的水平回转误差分量和竖直回转误差分量；将水平回转误差分量和竖直回转误差分量进行合并处理，得到主轴的回转轴心的运动轨迹；对主轴的回转轴心的运动轨迹进行回转误差评定，得到主轴的回转误差。本发明通过对加工状态下的主轴进行等角度触发采样的回转误差测量，得到回转数据，并对回转数据进行回转误差分析后得到主轴的回转误差，进而可以实现主轴的故障定位与预报。

技术领域

本发明涉及机床技术领域，尤其涉及一种主轴回转误差测量方法、装置及系统。

背景技术

主轴回转误差是影响机床加工精度的主要因素，同时也是评价机床动态性能的一项重要指标。纯理论上的主轴旋转中心线的空间位置是不随任何因素变化的，但在实际加工过程中，由于轴承和轴颈的加工误差以及静力学和动力学等方面的原因，主轴旋转中心线的空间位置会随时间的变化而不断变动，这种实际上变动后的旋转中心线相对于理论上的旋转中心线的距离定义为回转误差运动。

目前，一般采用静态法或在低速空载状态下测量主轴回转误差，但上述方法不能真实反映机床主轴在加工状态下的回转误差，而随着机床主轴回转误差预报、补偿技术的发展，要求能够对加工状态下的主轴进行回转误差的实时动态测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种主轴回转误差测量方法、装置及系统，旨在解决现有回转误差测量方法难以对加工状态下的主轴进行实时动态测量的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种主轴回转误差测量方法，包括：

获取所述主轴旋转加工状态时产生的正余弦信号；

对所述正余弦信号进行信号转换得到方波信号；

利用所述方波信号在所述主轴的水平方向和竖直方向进行等角度采样，得到所述主轴的回转数据；

通过数理统计法对所述回转数据进行回转误差计算，得到所述主轴在水平方向上的水平回转误差分量和在竖直方向上的竖直回转误差分量；

将所述水平回转误差分量和竖直回转误差分量进行合并处理，得到所述主轴的回转轴心的运动轨迹；

对所述主轴的回转轴心的运动轨迹进行回转误差评定，得到所述主轴的回转误差。

第二方面，本发明实施例提供一种主轴回转误差测量装置，包括：

获取单元，用于获取所述主轴旋转加工状态时产生的正余弦信号；

转换单元，用于对所述正余弦信号进行信号转换得到方波信号；

采样单元，用于利用所述方波信号在所述主轴的水平方向和竖直方向进行等角度采样，得到所述主轴的回转数据；

计算单元，用于通过数理统计法对所述回转数据进行回转误差计算，得到所述主轴在水平方向上的水平回转误差分量和在竖直方向上的竖直回转误差分量；

合并单元，用于将所述水平回转误差分量和竖直回转误差分量进行合并处理，得到所述主轴的回转轴心的运动轨迹；

评定单元，用于对所述主轴的回转轴心的运动轨迹进行回转误差评定，得到所述主轴的回转误差。

第三方面，本发明实施例提供了一种主轴回转误差测量系统，包括：主轴、主轴编码器、编码器三通线、数据采集模块、位移传感器模块和上位机数据处理模块；所述主轴编码器设置于所述主轴上，所述编码器三通线的两个连接端分别与所述主轴编码器和数据采集模块连接，所述位移传感器模块和上位机数据处理模块均连接于所述数据采集模块；

所述主轴编码器用于当所述主轴进行旋转加工时产生正余弦信号；