回转精度分析与测试方法
一种新型数控机床回转轴定位精度的检测方法
Ａｃ ｕ ａ ｙ Ｏ ｃ ｒ ｃ ｆＮＣ ａ ｈｉ ｏ ｔ ｒ ｉ Ｍ ｃ ｎｅＴｏ ｌＲｏ ａ ｙ Ａｘ ｓ Ｔｉ ｕ ｃ ｅ ｇ，Ｃｈ ｎＷ ｅ ａ Ｊｎｈ ｎ ｎ ｅ ｉ
（ ｔ ｈｄＦ ｃ ｒ ｆ ｈａｘ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ Ｉｓ ｔｔ， ｉ ｙｎ ｈａ ｘ ７ ２ ０ ， ｈ ａ Ａｔ ｃ ｅ ａｔ ｙｏ ａｎ ｉ ｏ ｔｃｎｃ ｎｔｕｅ Ｘａ ａｇＳ ａｎ ｉ １０ ０ Ｃ ｉ ） ａ ｏ Ｓ ｙ ｉ ｎ ｎ
检 测要 求 。
关键词 ： 数控机床 ； 回转轴精度检 测； 差分析 误 中图分 类号 ： Ｈ１ １ ２ Ｔ ６ ＋． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：４ ９ ０ ８ ４ 一 ０９一ｏ ９ ５ —２ ０ ｛） ０ ０ ２
Ａ ｗ ｔ ｃ ｉ ｅ ｈｏ ｎ ｓ ｔｏ Ｎｅ Ｄｅ ｅ ｔｎｇ Ｍ ｔ ｄ ｏ Ｐｏ ｉｉ ｎ
１ ０
陕西工业职业技术学院学报
／ ，
２０ 年 ０８
尾座顶尖之 中， 电感测微 仪安装 在床身 的 ｚ轴 之 上， 将测微仪的测头大致调整在分度板齿槽中心 ， 用
芯轴上的可调卡箍调好测头与齿槽接触点 ， 使测微 仪的指示表针处在零位位置就可以测量了， 整个调
一
种 新 型数 控 机床 回转 轴 定 位精 度 的检测 方法
田俊成 ， 玮 陈
（ 陕西工业职业技术学院校办工厂 ， 陕西 咸 阳 ７２ ０ ） １ ００
摘
要： 采用 自制标准分度板 配合 电感测微 仪替 代 多面棱镜加 自准值平行 光管 ， 测数控机床 回转轴定位精度 ， 检 提
高 了测量效率， 降低 测量成本 。并通过误 差分析 验证 了该 测量方法的准确度 ， 保证 了数控机床 回转轴线定位精度的
加工中心主轴回转精度试验
加工中心主轴回转精度试验发布时间：2021-08-10T09:24:06.030Z 来源：《中国电气工程学报》2021年第六卷3期作者：赵彦鹏，王林，廖广宇，韩玉稳，董应明[导读] 作为精密机床使用的加工中心。
主轴回转运动误差主要由轴向窜动、径向跳动和角度摆动三种形式分别对加工精度造成影响。
赵彦鹏，王林，廖广宇，韩玉稳，董应明云南省机械研究设计院/云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南昆明 650031摘要：作为精密机床使用的加工中心。
主轴回转运动误差主要由轴向窜动、径向跳动和角度摆动三种形式分别对加工精度造成影响。
对加工中心主轴回转精度进行测量，介绍测量的方法，后期数据处理并进行误差分析。
关键词：主轴回转精度；三点法；数据处理；误差分析现代制造业的飞速发展，产品的制造精度要求越来越高，对于工业母机的机床的要求也更加高。
特别是作为精密机床使用的加工中心。
主轴回转运动误差主要由轴向窜动、径向跳动和角度摆动三种形式分别对加工精度造成影响。
主轴回转精度的检测是机床设计、制造、调整和维修的重要环节，是提高机床加工精度的重要措施。
1、机床主轴回转精度的概念主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。
产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。
因为机床的主轴传递着主要的加工运动，故其回转误差将在很大的程度上决定工件的加工质量。
2、加工中心主轴回转精度试验2.1试验内容及目的被测对象为TGK4663A加工中心主轴，采用动态测量法通常是选用一种测量传感器，利用传感器测得的位移信号进行分析处理。
2.2试验参考依据GB/T17421.7 《机床检验通则第七部分;回转轴线的几何精度》2.3测量装置及示意图2.5试验条件（1）试验的机床为按相关国家、行业等标准检验合格的产品；（2）试验前让主轴以中速（3000r/min）空运转30min；（3）试验前校正测量棒，在安装传感器位置处，使测量棒的径向跳动小于15μm；（4）试验时，传感器距主轴前定位端盘距离为180mm；（5）试验时，X轴、Y轴、Z轴及B轴不做进给运动。
简要叙述机床回转轴回转精度检测的实验方案
简要叙述机床回转轴回转精度检测的实验方案如何检测机床主轴回转的精度【按】由于机床回转误差可能会造成主轴传动系统的几何误差、传动轴偏心、惯性力变形、热变形等误差，也包括许多随机误差，所有机床主轴回转精度的检测，便成了评价机床动态性能的一项重要指标。
通过径向跳动量和轴向窜动量测试实验可以有效的满足对回转精度测量的要求。
检测机床主轴回转精度的方法有打表测量、单向测量、双向测量等几种。
一、机床主轴回转精度测量的理论与方法机床主轴回转精度是衡量机械系统性能的重要指标，是影响机床工作精度的主要因素。
机床主轴回转误差的测量技术对精密机械设备的发展有着重要作用。
机床主轴的回转误差包括径向误差和轴向误差。
轴向回转误差的测量相对比较简单，只需在机床主轴端面安装微位移传感器，进行一维位移量的测量即可。
因此机床主轴回转误差测量技术的研究焦点一直集中在径向误差的精确测量上。
（参阅数控机床主轴轴承的温度控制与其工作原理阐述）1）打表测量方法早期机床主轴回转精度不太高时，测量机床主轴误差的常用方法是将精密芯棒插入机床主轴锥孔，通过在芯棒的表面及端面放置千分表来进行测量。
这种测量方法简单易行，但却会引入锥孔的偏心误差，不能把性质不同的误差区分开，而且不能反映主轴在工作转速下的回转误差，更不能应用于高速、高精度的主轴回转精度测量。
除此之外也有采用测量试件来评定主轴的回转误差。
2）单向测量方法单向测量法又称为单传感器测量法。
由传感器拾得“敏感方向”的误差号，经测微仪放大、处理后，送入记录仪，以待进一步数据处理。
然后以主轴回转角作为自变量，将采集的位移量按主轴回转角度展开叠加到基圆上，形成圆图像。
误差运动的敏感方向是通过加工或测试的瞬时接触点并平行于工件理想加工的表面的法线方向，非敏感方向在垂直于第三方向的直线上。
单向测量法测量的主轴回转误差运动实质上只是一维主轴回转误差运动在敏感方向的分量。
因此单向测量法只适用于具有敏感方向的主轴回转精度的测量，例如工件回转型机床。
机床主轴测试实验报告
机床主轴测试实验报告1. 引言机床主轴作为机床的核心组成部分，对于加工精度和效率具有重要影响。
为了保证机床主轴的质量和性能，进行测试是必要的。
本实验旨在通过一系列测试，评估机床主轴在不同工况下的性能指标，为机床的使用者提供参考。
2. 实验目的1. 测试机床主轴的回转精度；2. 测试机床主轴的径向跳动和轴向跳动；3. 测试机床主轴的最大转速；4. 测试机床主轴的稳定性和平稳性。
3. 实验装置和方法3.1 实验装置本实验使用的主要装置有：- 机床主轴测试仪：用于测试主轴的转动精度和跳动情况；- 主轴转速计：用于测量主轴的转速；- 高精度测量工具：包括示波器、千分尺等。
3.2 实验方法1. 回转精度测试：通过在主轴上安装测量标尺，利用示波器测量标尺的波形，评估主轴的回转精度。
2. 跳动测试：使用示波器和千分尺测量主轴的径向和轴向跳动情况。
3. 最大转速测试：利用主轴转速计，逐渐增加主轴转速，记录并测量主轴的最大转速。
4. 稳定性和平稳性测试：连续运行主轴一定时间，在不同转速下观察主轴的稳定性和平稳性。
4. 实验结果与分析4.1 回转精度测试结果经过测试，得到主轴的回转精度为0.005 mm。
根据要求，机床主轴的回转精度应在0.01 mm以内，因此主轴的回转精度在合理范围内。
4.2 跳动测试结果径向跳动测试结果显示，主轴的径向跳动在0.02 mm以内，轴向跳动在0.01 mm以内。
根据标准，机床主轴的径向跳动和轴向跳动应在0.03 mm以内，因此主轴的跳动情况符合要求。
4.3 最大转速测试结果经过测试，主轴的最大转速为8000 rpm。
根据要求，机床主轴的最大转速应在6000 rpm以上，因此主轴的最大转速符合要求。
4.4 稳定性和平稳性测试结果在连续运行主轴2小时的实验中，主轴的转速保持稳定，无明显波动。
在不同转速下，主轴的转速变化不超过2%，达到了平稳运行的要求。
5. 结论通过本次实验，得到了以下结论：1. 机床主轴的回转精度、跳动情况、最大转速以及稳定性和平稳性都符合要求；2. 主轴的回转精度为0.005 mm，径向跳动和轴向跳动均在0.03 mm以内；3. 主轴的最大转速为8000 rpm，稳定性测试显示转速变化不超过2%。
高速电主轴回转精度测试技术探讨
高速 主轴 的 同转 精度 是衡 量高 速机 床动 态性 能 的 重要 指标 ， 直接影 响 到被 加 工 工 件 的加 工 精 度 。现 代 高速 加工 机床 的主 轴多采 用 电主轴 系统 使得 主轴 回转 速 度得到 大 幅提 高 ， 速 电 主轴 是 高 速 机 床 的关 键 技 高 术之 一 ， 主轴 回转误 差 是 影 响机 床 加 工 精 度 的 主要 因 素， 主轴 回转精 度是 评 价 机床 动 态 性 能 的 一项 重 要 指 标 ， 高速 主轴 回转 误差进 行 动态测 量具 有重 要意 义 。 对
－
ｓ ｅ ｄ ｓ ｉ ｌ ｎ ｐ ｔｗｏ ｌ ｏ ａ ｇ ｏ ｏ ｔ ｐ ｎ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ． ｐ ｅ ｐｎｄ ｅ ａ ｄ ｈｏ ｅ ｉ ｕ ｄ ｄ ｏ ｄ ｔ ｈｅ ｓ ｐ ｅ ｐｉ ｌ ｙ ｒ ｇ ｓ ｅ ｄ Ｓ ｎｄ ｅ；Ｒｏａｉ ｎ Ａｃ ｕ ａ ｙ；Ｔｅ ｔＥｑ ｉ ｍｅ ｔ ｔ ｔｏ ｃ ｒ ｃ ｓ ｕ ｐ ｎ ；Ｄｙ ｍｉ ｓ ｎａ ｃ Ｔｅ ｔ
有 特性 ， 切削 状态无 关 ， 与 因 利 用 电 涡 流 传 感 器 与 检 棒
ｌ 主 轴 箱 体 ；２ 电主 轴 单 元 ； 一 一 ３ 电涡流传感器 固定装置 ； 一 ４ 一为铸铁实验平台。
ｌ 试 验 的 主 要 内容
１１ 试验 原理 ．
此 在 空 载 运 行 状 态 下 研 究 ， 图ｌ 实验 平台设计方案模 型
主题 ：科技重大专项及钼关技术 －
———一而 而 赢 雨丽 ＿ 亍 ｒ
高 速 电 主 轴 回 转 精 度 测 试 技 术 探 讨
苟 卫 东
（ 青海 一机 数控 机床 有 限责任 公 司 ， 海 西 宁 ８ ０ １ ） 青 １０ ８ 摘 要： 利用 电涡流 传 感器及 位移 信号 采集 系统对 传 感器 的数 据 同步 采 集 ， 同 时将 位移 信号 转化 为模拟 的 并 电压信 号 ； 拟 的 电压 信 号通 过 Ａ Ｄ转 化为 数字 信号 ， 模 ／ 经数 据 Ｌ ＭＳ信 号采 集 系统传给 计算 机 ， 算 计
回转精度的测试原理和方法
回转精度的测试原理和方法回转精度那可太重要啦！就好比钟表的指针，要是不准，时间就乱套了。
那回转精度咋测试呢？首先，得有专门的测试设备吧。
把要测试的东西装上去，让它转起来。
然后通过各种传感器啥的，测量它的偏差。
这就像你开车看导航，要是导航不准，你不得走冤枉路嘛！
测试的时候可得注意安全。
万一设备飞出来咋办？那可不得了！所以一定要固定好。
稳定性也很关键啊，要是转着转着晃悠起来，那还咋测准确？这就跟你站在摇晃的船上拍照一样，能拍好才怪呢！
回转精度的测试在很多领域都有用啊。
比如机械加工，要是精度不行，零件能合格吗？还有航空航天，那要求更高啦！这优势不就很明显嘛，能保证产品质量，提高效率。
不然做出来一堆废品，那不得哭死！
给你说个实际案例哈。
有个工厂生产齿轮，一开始回转精度不行，产品老是出问题。
后来经过测试调整，哇，质量一下子就上去了。
这效果，杠杠的！
所以说，回转精度的测试真的很重要啊！一定要重视起来，不然吃亏的可是自己。
主轴回转精度动态测试技术研究
： ｇ
工 业 技
术
Ｓｃｉ ｅｎ ｃｅ ａｎ ｄ Ｔｅｃｈ ｎ ｏｌ ｏｇｙ ｉ ｎｎ ｏｖａ ｔ ｉ ｏｎ Ｈｅｒ ａ ｌ ｄ
主轴 回转 精 度 动 态测 试 技术 研 究 ①
邱波 （ 无锡机床股份有限公司技术 中心
江苏无锡
２ １ ４ ０ ６ １ ）
摘 要： 随着磨床技术发展 ， 对主轴 回转精度的要求越 来越 高。回转精度包括 了 轴的径向误 差． 轴 向误差．角度误 差及由此 衍生 出的表 面误差
文献标识码 ： Ａ
Байду номын сангаас
文章编号 ： ｌ ６ ７ ２ — ３ ７ ９ ｌ （ ２ ｏ ｌ ３ ） ０ ８ （ ａ ） 一 ０ ０ ０ ０ － ０ ０
引言
自２ ０ 世纪 五十年代 开始， 我 国 磨 床 发 展 历 程 中， 主轴 类 零 件 的制 造 精度 要 求一直 被 设 计 师 认 为能 够 完 全 实现 。 因此 ， 在 制造 过 程 中， 轴 类零 件的 几何 精 度要 求并 不 是难 点。 社 会 发展 至 今 ， 由 于汽 车工业 及 计 算 机 技术领 域发展的需 要， 对 零 件 的 加 工 精度 要 求 不 断提 高 ， 甚 至 达 到 了微 米 级 以 上 。 此 种情况下， 为了满 足 市场 需 求 ， 生 产 高 精 度 磨床就 成为必然。 而 主 轴 的 回转 运 动 误 差 是 影 响 机 床 加 工 精 度 的 主 因之一 。 因此 ， 对 高 精 度磨 床 的开发 ， 研 究 主 轴 回转 的 动 态特 性 具 有 现实 的重 要意 义 。 在日 常 生 产 中， 如 果 磨 床达 不 到 磨 削 精 度 要 求 时， 我们 通 常 的 做 法 是 采 取 增 加 机 床刚性、 结构阻尼 、 改 变零 件几 何 形 状 以 及 降 低 磨 床 温 升 等 方 法 来 改 进 磨 削性 能 。 但 是， 这 些 改 进 措 施 仅 能 从 表 面 上 对 磨 床 工 作 精 度 有所 改 进 ， 根 本 不 能 改 变 磨 床 的 基 本性能， 即对 提 升 磨 床 性 能作 用不 大 。 我 们 需 要 了解 主 轴 性 能 ， 通 过 对 主 轴 的 动 态 测 量， 将 主 轴 各 项 运 动误 差 用数 据 准 确 地 描 述 出来 ， 以些 为 据 ， 判 断 磨 床 的 改 进 方 向， 从 而 准确 预 测 及控 制工 件加 工 质量 。
数控机床回转轴定位精度测量方法的分析比较
作 者简介 ：黄 敏晗 （ １ ９ ８ ３ 一） ，男 ，助 理工 程师 ，国家 一级 注册 计量 师 ，研 究方 向 ：几何量 计 量坐标 测量 机、数 控机 床等 。
第 ４期
黄敏 晗 等 ：数控机床 回转轴定位精度测量方法 的分析 比较
准 直 原理来观 测 目标位 置 的变 化 。 图 １中，当反
１ ． ３ 特 点分析
该方 法 的优 点是利 用传 统 常见 的计量 器 具就
射 镜 面 的光 轴存 在偏 差角 时 ，按反射 定律 ，反 射 光线 与光轴 成 ２ ａ的夹角 ， 经物 镜成像 在焦 平面
分划 板上 ，产生 位移量 Ｘ。 由光 学几何 原理可 得
测 量 回转轴 定 位精 度 使用 了全 站 仪 的水平 角 测 量功 能 ，其分 辨 率可达 到 ０ ． １ ” ～ｌ ” 。 ２ ． ２ 回转 轴定 位精 度 的测量 过 程
图 ５ 激光干涉仪 回转轴校准系统
１ ． 激光头；２ ． 角度干涉镜；３ ． 角度反射镜；４ 精 度 ｆ 自准直 仪 测 角 分度 值 通常 能达 到 １ ” ） ，无 需购置 昂贵 的专用 设备 ，可 以
厂 ・ ｔ ａ ｎ （ ２ ａ） 式 中： 厂 — — 准直 物镜 的焦距 。
＝
（ １ ）
由于 角 一般 很小 ，故可 简化 为 ： ＝ ／ ２ ｆ （ ２ ）
ｌ 采用 自准直仪配合多面棱体 的测量方法
１ ． １ 自准 直仪测 角原理
１ 面） 对准 自准直 仪 ，记录 下 自准 直仪 的读数 ， 将 回 转 轴 转 过 一 个 角 度
平面 ０ ｌ 光 源
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回转精度分析与测试方法
回转精度的测试方法及原理
作回转运动的主轴，可将其看成为一个刚体，它与自由运动刚体的差别仅在于空间直角坐标系中，它只有一个旋转运动的自由度，其它五个自由度应完全被约束，满足这种条件时，回转主轴为理想主轴，事实上，任何精度轴系，其被约束的自由度都作微小量的运动，并对主轴的旋转运动产生影响，造成回转运动误差，当主轴作为一个部件存在于一台机器中时，主轴回转轴线在空间五个自由度上的误差分量，并不是等量影响轴系的精度，而是具有其敏感方向的，往往因机器用途不同，而其误差对整机的影响不同。
转台主轴回转轴线轴向和径向的平动，不影响转台主轴的指向，其主轴回转运动误差的敏感方向，是两个自由度上的角度摆动。
因此，转台轴的倾角回转误差指的
是回转轴相对于回转轴线平均线的倾角变化量。
造成回转误差的主要有：1、台体框架扭转变形造成的误差，这与框架的扭转刚度和轴承的摩擦系数以及驱动时的力矩不平衡等因素有关，由于该误差很小，可忽略不计；2、轴系和滚珠的磨损、间隙和跳动的误差，如果选择合适的轴系可使误差达到很小的程度；3、台体安装中由于检测端轴和测角端轴双轴的不同心度和不平行度引起
的误差，这是U 型框架所特有的结构造成的，而且实践也证明这是机械回转误差的主要来源。
在测试方式上，通常可以使用水平仪、千分表或者平行光管来测量。
这里介绍用平行光管测试回转精度的方
法。
在这种方法中用到的仪器有平行光管、平面镜、数显电箱以及专门设计的夹具。
下面介绍一下平行光管的工作原理。
自准直仪（又称自准直测微平行光管，简称平行光管）是一种应用光学自准直成像测微原理工作的高精度测试仪器。
它把准直仪和望远镜合二为一，利用光学自准直法，把角度量变化为线性量，通过测微器测出其线性变化从而间接地把角度测量出来，并由此确定测量反射面微小角度变化。
如果反射镜面与光束不垂直，而是偏转一个小角度α，那么当平行光轴的光线射向反射镜时，光线按反射定律与原光线成2α返回，通过物镜后成像在焦平面分化板上的处，与原目标不重合而有'的位移量（即为x）。
根据平行光管的测角原理，利用平行光管和反射镜，能够实现对转轴旋转精度的测试。