看一看大轴几何精度在位检测系统

引 言对大型轴类零件的几何精度进行检测时，不可能都有相应的台式仪器供其使用，因此提出了以机床为丈量仪器的本体，将丈量传感器装在机床刀架上进行在位丈量的方案。但是由于机床运动副误差，如机床主轴旋转时的径向晃动、轴向窜动违建房能房屋确权吗，导轨运动的非直线性等的存在，将使丈量结果不精确。为此，本文介绍的检测系统采取误差分离技术，对机床运动误差进行分离，提高了丈量精度。考虑到现场的丈量条件和工作环境，采取了以两测头法为主的误差分离技术，并在时域中进行数据处理，获得了满意的结果。1 大轴直线度在位丈量误差分离在车床刀架上安装两个传感器A和B，传感头与被测工件的素线接触，按节距法丈量，如图1所示。刀架在位置0丈量后，再移到位置1丈量。从位置0到位置1，刀架移动的距离正好等于传感器A、B之间的距离。由于A、B之间的距离远小于车床纵向溜板长度，因此溜板纵向移动时，其摆动对传感器读数影响较小，可以忽视。这样传感器移动到不同位置丈量时，只有平移而无摆动。相应地可导出以下计算式：图1 直线度丈量误差分离

fi=δi+ΔAi-ΔAo(1)δi=δi⑴+ΔBi⑴-ΔAi(2)式中 fi——工件各测点直线度偏差；δi——刀架各位置的运动误差；ΔAi——传感器A在第i位置的丈量值；i——测点序号，i=0-n；ΔBi⑴——传感器B在第i⑴位置的丈量值。得到直线度偏差fi后，可按直线度误差的评定方法如最小区域法或首尾端点连线法进1步求得直线度误差值。2 大轴圆度在位丈量误差分离如图2，将传感器A和B装在车床刀架上，两测头位于工件的同1横截面上，夹角为θ。丈量时车床主轴带着工件旋转；每转过1个θ角丈量1次，直到测完1周为止。由于车床主轴有径向晃动哪些小产权不会被强拆，相当于轴心有1个偏移量e。在不同的丈量位置上，偏移量e的大小和方向均是变化的房屋改造营业性用房拆迁怎么补偿。但当θ比较小，而被测轴径比较大时，e相对传感器的切向分量e切对A、B的影响可以忽视不计，只考虑径向分量e径对丈量的影响，从而可导出以下公式。ei=ΔAi-ΔBi⑴-Δr1-ei⑴+ΔB0-ΔA0(3)Δri=ΔAi-ei-e0-ΔA0(4)式中 Δri——各丈量点的半径偏差值ei——偏移量e在各点的径向分量ΔAi、ΔBi——传感器A、B在位置i丈量值根据式(4)求出的工件上各点半径变化量，可按圆度误差的评定方法如最小2乘法求出圆度误差值。图2 圆度丈量误差分离

3 大轴圆柱度在位丈量误差分离如图3所示，共采取3个传感器进行丈量。3个传感器1同装于车床刀架上，其中A、B两传感器的测头在工件的同1横截面上与被测工件圆柱面接触，实现单个横截面的圆度丈量。图3 圆柱度丈量误差分离

B、C测头在同1轴截面上与被测工件圆柱面接触，完成素线的直线度丈量。当机床主轴带着被测工件旋转1周，通过A、B取得信号后，将纵溜板移动1个节距，即B、C传感器之间距离，机床主轴再带着被测工件旋转1周进行丈量，重复前述工作，直到丈量完所有截面为止。此时B、C两传感器也丈量完工件的1条素线。这样就获得了被测圆柱表面上各点的丈量数据Pij,j为横截面序号。将各测点的数据转换成直角坐标数据，得Pij(xij,yij,zij)，用最小2乘法计算圆柱度，即∑∑(Rij-R0)2=f(x0,y0,z0,l,m,n,xij,yij,zij)=Min(5)式中 Rij——测点到最小2乘圆柱轴线之间的距离R0——最小2乘圆柱的半径l,m,n——最小2乘圆柱轴线的方向矢量x0,y0,z0——最小2乘圆柱轴线通过点的坐标则最小2乘圆柱的轴线L可表示为：x=x0+lt(6)y=y0+mt(7)z=z0+nt(8)当最小2乘圆柱轴线L决定后，各测点到L的径向距离Rij即可求得，则圆柱度误差f=Rmax-Rmin(9)式中 Rmax、Rmin——Rij中最大值与最小值。4 大轴同轴度在位丈量误差分离如图4，用两测头法分别在基准要素A、B的中间截面上测出误差数据，并用误差分离法获得各测点的半径变化量。以两截面最小2乘圆心的连线L近似地作为基准轴线。然后用两测头误差分离的方法丈量被测要素若干截面的圆度误差，求出其各圆心的坐标Ci(xi,yi,zi)到基准L轴线的距离Si，用Si中的最大值Smax的两倍作为同轴度误差：f=2Smax(10)图4 同轴度丈量误差分离

5 大轴端面跳动在位丈量的误差分离车床主轴带着被测工件旋转，主轴的轴向窜动，工件轴线与主轴轴线不重合等，均会影响丈量结果。为分离这些误差，采取了3测头原理按节距法进行丈量的方案。如图5，A、B、C3测头等间距地安装在刀架上，测头与工件端面在同1丈量圆周上接触。设A、B、C3测头在工件每转过1个节距时的读数分别为ΔAi,ΔBi和ΔCi，工件第i点的端面跳动偏差为fi，相应位置机床运动误差为δi，推导得fi+2=2fi+1+(ΔAi+ΔCi⑵ΔBi)-(ΔAi+ΔCi⑵ΔBi)(11)δi=fi+1-ΔBi+ΔB0-f1(12)工件最大跳动量应为fi中最大值与最小值之差，即f=fmax-fmin(13)图5 端面跳动丈量误差分离

6 实用检测系统为了实现上述丈量，本文研制了CM⑴型仪器，在生产中利用获得了较满意的结果。该仪器由电感传感器、电器箱、12位A/D转换卡、微机、微型监视器和打印机等组成(图6)。在该仪器上除开发出上述丈量软件外，还开发出了其他几何量测试软件。图6 CM⑴型仪器电路框图

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