[发明专利]一种主轴回转误差的四点动态测量与分离方法

摘要

一种主轴回转误差的四点动态测量与分离方法，先对传感器支架进行定位，并高精度位移传感器进行系统标定；将四支传感器分别两两对置安装在传感器支架上，运行被测试部件，按照被测试部件的转速计算采样频率f和单圈采样点以及采样时长；通过位移传感器获取被测部件的回转位置信息，对所获取的位移量采样信号通过误差分离公式进行计算与分析，分别获得被回转轴的回转误差与截面圆度误差；对圆度误差与回转误差进行量化评价，获取被测部件在回转运行中的动态回转误差与被测截面轮廓的形状误差；本发明可以降低热变形引起的轴截面误差的变化量，同时利用动态分离方程可以将同量级的圆度误差与回转误差进行分离，准确获取主轴回转误差。

主权项

1.一种主轴回转误差的四点动态测量与分离方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对传感器支架进行定位，并对高精度位移传感器进行系统标定；2)将四支传感器分别两两对置安装在传感器支架上，动态回转误差测量过程中，主轴以角速度为ω的恒定转速运行，测量截面的半径表示r(t)，取时间作为函数的自变量，回转中心的运动轨迹为f(t)，f(t)＝x(t)+jy(t)，其中x(t),y(t)为回转误差中心的瞬态坐标偏移量；运行主轴，按照主轴的转速计算采样频率f和单圈采样点以及采样时长；3)通过4支位移传感器获取主轴的回转位置信息，对所获取的位移量采样信号通过误差分离公式进行计算与分析，分别获得主轴的回转误差与测量截面的圆度误差；设四个传感器的输出信号为S1(t)、S2(t)、S3(t)和S4(t)，则四个传感器测点位置信号的瞬态方程为：满足方程有解必须遵循的条件是圆度误差与回转误差处于不同量级时，分为以下三种误差分离类型：3.1)当圆度误差小于回转误差时，r(t)≈r(t+nπ/2ω)，则回转误差中心的瞬态坐标偏移量表示为获得回转误差的坐标后通过传感器信号计算得到相应圆度误差信号；3.2)当圆度误差等于回转误差时，r(t)≠r(t+nπ/2ω)，则圆度误差和回转误差必须通过分离获得；设瞬态方程x(t)和y(t)是回转误差中心的瞬态坐标偏移量，r(t)是瞬态截面圆半径，将r(t)与x(t)、y(t)进行分离，取对上式进行Fourier变换，得到两个权函数G_1‑3(k)＝1+W^2km和G_2‑4(k)＝W^km+W^3km，其中m是相邻两个传感器之间的采样点数,G_1‑3和G_2‑4为传感器1、3和传感器2、4方向的权函数，通过傅立叶变换，频率信息将输出的位置信号进行分离，分离后高频信号通过IDFT对原始信号进行复原，获得回转误差与圆度误差；3.3)当圆度误差大于回转误差，r(t)≠r(t+nπ/2ω)，且r(t)>x(t)、r(t)>y(t)，则被测回转误差由测量截面圆度误差构成，回转误差中心的瞬态坐标偏移量x(t)和y(t)接近无穷小，误差分离就是获取r(t)；将公式(1)变形为式中左边ζ(t)为可观测值，这是一个测量基准方程；在高精度测量中需要对这个方程再次进行基准标定，引入离散傅立叶变换，令其中，N＝lK，l＝2、3、4、5，对变化后的公式两端进行傅立叶变换，得到Q_n＝H_nP_n，H_n＝1‑W^‑mn+W^‑sn‑W^‑pn   (7)然后使用IDFT将动态分离信号进行恢复，获得回转误差与圆度误差的分离量；4)对圆度误差与回转误差进行量化评价，获取主轴在回转运行中的动态回转误差与测量截面的圆度误差。