主轴回转误差分析仪操作指引
主轴回转误差的三种基本形式
主轴回转误差的三种基本形式主轴回转误差是指机械系统中旋转主轴轴线的偏离真正旋转轴的程度。
在实际应用中，主轴回转误差会带来很多负面影响，例如降低加工精度、损坏工件或刀具、增加振动等。
因此，减小主轴回转误差对于提高机械系统的精度和可靠性非常重要。
1.圆度误差：圆度误差是主轴轴线围绕着理想的旋转轴线形成的一个闭合圆形偏差。
圆度误差分为圆铜和圆靴两种形式。
圆铜是指主轴轴线沿着旋转方向在一个平面内回转，形成一个倾斜的圆锥面，即圆心偏离旋转轴的情况。
这种误差会导致工件在加工时产生偏心力或偏心磨损，进而降低加工精度。
圆靴是指主轴轴线沿着旋转方向在两个平行平面内回转，形成一个倾斜的圆柱面。
这种误差会导致工件在加工时产生偏心力，使工件变形或产生引向误差，影响加工质量。
2.波动误差：波动误差是主轴轴线在旋转过程中产生的周期性偏差。
波动误差通常由两个方向的振动引起，分别是径向波动和轴向波动。
径向波动是指主轴轴线在一个平面内回转时，产生的来自轴向或径向的振动。
这种误差会导致加工出的工件表面不平整、不规则，降低了加工质量。
轴向波动是指主轴轴线在旋转方向上产生的波动现象，使得主轴轴线在回转过程中出现轻微的前后移动。
这种误差会导致工件加工时产生不规则的司米形状。
3.偏头误差：偏头误差是指主轴轴线围绕理想旋转轴线以斜线或曲线的形式偏移。
偏头误差通常由主轴轴承刚度不足或传动装置精度不高等原因引起。
偏头误差会导致主轴轴线在回转过程中产生一种不断变化的运动轨迹，使得工件在加工过程中产生非线性偏差，从而影响加工质量和精度。
总结起来，主轴回转误差的三种基本形式分别是圆度误差、波动误差和偏头误差。
在实际应用中，需要采取相应的措施来减小或补偿这些误差，以提高机械系统的加工精度和可靠性。
回转轴误差常用资料
误差运动使回转轴上任何一点发生与轴 线平行的移动的和垂直于轴线的平面内 的移动。
前者称为该点的轴向运动误差，后者称 为该点的径向运动误差，均随测量点所 在半径位置不同而异。
所以在讨论误差运动时，应指明测量点 位置。
(2)径向回转误差运动的测量
向误差运动就应选择在这个方向上进行。
实际上，由于存在着轴承、轴颈和支承孔的加工误差及轴 在刀具的安装位置上放置一个位移传感器T，用来沿敏感方向测量基准球在回转中的位移。
回转轴误差 运动是指在回转过程中回转轴线偏离理想轴线位置而出现的附加运动。
承静、动载荷的变化等原因，因转轴线的空间位置是在不 直接采用回转轴上的某一回转表面作为基准面时，由于形状误差的影响，测量精确度较差。
如果不需要 测量总的径向误差运动，而只需要测量它在某个方向上的分量，则可将一只传感器置于该方向上来检测，这就是单向测量
示。 法。
两个传感器所检测到的实际位移信号经过测量电路处理后，在示波器上以圆图像形式显示。 因此，回转轴误差运动的测量是一个比较复杂的问题。
在理想回转状况下，回转轴线CD与空间的某条固定直线AB 这回种转方 轴法误的差测运量动系的统测如量图和所控示制。，是各种精密设备及大型、高速、重载设备的重要技术问题之一。 4用．单3向．测2回量转法轴进（误行差测取运试动系为的统测如参量图4考. 第z轴）应始终重合，并且无相对位移。固定 直线AB称为理想直线 。 对于工件有影响，而垂直于这个方向的误差运动分量对工件的加工质量基本没有影响，所以前者就是车床类机床的敏感方向，测量径
面时，由于形状误差的影响，测量精确度较 实际上，由于存在着轴承、轴颈和支承孔的加工误差及轴承静、动载荷的变化等原因，因转轴线的空间位置是在不断变化的，产生了
「背景资料 综合实验一机床主轴回转误差运动测试」
实验一机床主轴的回转误差运动测试随着科学技术的飞速发展,很多行业对回转轴差动误差的测量都极为重视,例如,有许多行业的设备都需要高精度的机械零件，它们的形状误差和表面粗糙程度往往要求在0.1~０.２5μm以下。
要加工出这样高精度的机械零件,需要多方面的条件来配合才能够满足要求,其中的机床主轴的回转精度是最关键的条件之一。
而测量主轴的误差运动则可以了解机床主轴的回转状态及产生误差的原因，对机床的加工而言,它可以用来预测机床的理想加工条件下所能达到的最小形状误差,并判断产生加工误差的原因。
本实验对如何正确测量机床主轴的误差运动进行一些探讨。
一、有关的基础知识1 轴误差运动理想回转轴线——回转轴运转时，其轴心线在空间的位置稳定不变,即与空间的一条直线相重合,且无轴向的相对移动,我们就称这条固定直线为理想轴线。
但实际上，回转轴组件由于各零件的加工误差及安装误差存在，它的回转轴线在空间的位置是漂移的,并非固定不变。
那么,我们就把回转过程中实际的回转轴轴心线对理想线的相对位置的相对位移定义为回转轴的误差运动。
在实际研究中,往往根据不同的研究对象和目的，可以将理想轴线有选择地和不同的元件“固接”在一起。
例如,我们研究轴承时,可以把理想轴线和轴壳“固接”，这时的误差运动是回转过程中回转轴线对轴承壳体的相对运动,反映出轴承的回转质量,如果研究的是加工设备（如机床)，对刀具回转类机床,理想轴线可以与工件“固接”；对于工件回转加工类机床,理想轴线则可与刀具“固接”;这时主轴的回转误差运动就是刀具——工件之间的相对位移,反映出来的是加工误差。
但应注意,回转误差运动是一个复杂的合成误差，它是由几个方向的误差所组成，下面来具体分析（见图1-1）：总的来讲,实际回转轴线对理想轴线AB在每一个瞬间的相对运动可以分解为三类五个运动：纯轴向运动z(t)，纯径向运动x(ｔ)和y(t)，倾角运动α（t)和β（t)。
从分解的五种运动的特点可看出，径向误差运动r（t)是由纯径向运动x(t) 、ｙ（t) 和倾角运动α（t)、β(t)合成的结果。
回弹仪的操作规程
回弹仪的操作规程回弹仪是一种测量墙体和地面平整度的工具，主要用于建筑施工和装饰工程中。
为了保证测量的准确性和操作的安全性，需要按照以下规程进行操作。
一、操作前的准备：1.确认回弹仪是否正常工作，查看仪器表面是否有明显损坏或松动现象。
2.检查回弹仪的弹簧是否处于正常状态，是否有断裂或弯曲。
3.校准回弹仪的回弹指数，确保测量结果准确可靠。
4.清洁回弹仪表面，确保仪器不受灰尘、泥浆等影响。
二、操作步骤：1.在需要测量的表面上选择一个合适的测量点，确保表面平整度的代表性。
2.调整回弹仪的杆长，使其与测量点的距离适当。
3.握住回弹仪的手柄，将测量头对准测量点。
4.用适当力量地将测量头按在测量点上，确保与表面接触牢固。
5.用力撞击回弹仪的手柄，使其回弹并记录下回弹值。
6.对同一个测量点进行多次测量，取多次测量结果的平均值作为最终的值。
7.移至下一个测量点，重复步骤3至步骤6，直至测量完成。
三、注意事项：1.在操作过程中要用力均匀、动作迅速，避免因操作不当导致的不准确结果。
2.避免在风大、震动强烈或人流密集的环境中进行测量，以免对测量结果产生干扰。
3.避免在温度变化较大的情况下使用回弹仪，因为温度的变化会影响弹簧的弹性，从而影响测量结果。
4.注意保护环境和其他人员的安全，在测量的现场设置明显的警示标识，并确保工作区域的通行畅通。
5.在使用过程中，应及时清洁和维护回弹仪，保持仪器的正常状态，延长使用寿命。
四、结果处理：1.将每个测量点的回弹值记录下来，并进行必要的标记。
2.根据需要，将测量结果进行整理和分析，以便了解表面平整度的分布情况。
3.对于不符合要求的测量点，需要及时采取相应的措施进行修整和处理。
总结：回弹仪操作规程是保证施工工程质量的重要环节，只有按照规程进行操作，才能得到准确可靠的测量结果。
操作前的准备工作至关重要，操作过程中需注意安全事项，对测量结果进行妥善处理，以提高施工质量和效率。
回转中心误差校正计算公式
回转中心误差校正计算公式回转中心误差是机械加工中常见的问题，它会导致加工零件的尺寸和形状偏离设计要求，从而影响产品的质量。
为了解决这一问题，工程师们提出了回转中心误差校正计算公式，通过精确的计算和调整，可以有效地减小回转中心误差，提高加工精度和产品质量。
回转中心误差是指机械设备在运转过程中，由于各种因素的影响，导致回转中心位置偏离理想位置的现象。
这些因素包括机床本身的精度、零部件的磨损、温度变化等。
回转中心误差会导致加工零件的圆度、圆柱度、平行度等指标不符合要求，严重影响产品的质量和使用性能。
为了校正回转中心误差，工程师们提出了一系列的计算公式和调整方法。
其中，回转中心误差校正计算公式是其中的重要一环。
这个公式可以通过对机床的结构、零部件的位置、运动轨迹等进行精确的计算，得出回转中心误差的大小和方向，从而为后续的调整提供准确的依据。
回转中心误差校正计算公式的具体形式会因机床的类型、结构、加工方式等因素而有所不同。
但一般来说，它们都会包括以下几个方面的内容：1. 机床结构参数，包括机床的轴向间距、轴向误差、回转轴的偏心量等。
这些参数可以通过测量和计算得出，是回转中心误差计算的基础。
2. 零部件位置误差，包括主轴、夹具、刀具等零部件的位置误差。
这些误差会直接影响到加工零件的回转中心误差，需要进行精确的测量和计算。
3. 运动轨迹分析，包括机床的运动轨迹、零件的加工轨迹等。
通过对轨迹的分析，可以得出回转中心误差的大小和方向，为后续的调整提供依据。
通过对以上内容的精确计算和分析，工程师们可以得出回转中心误差校正的具体数值和方向。
然后，他们可以采取一系列的调整措施，包括机床的调整、零部件的更换、工艺参数的调整等，来减小回转中心误差，提高加工精度和产品质量。
除了回转中心误差校正计算公式，工程师们还可以采用其他方法来减小回转中心误差。
比如，他们可以通过提高机床的精度、优化加工工艺、改进零部件的设计等方式，来减小回转中心误差的产生。
主轴动平衡仪器的使用方法
主轴动平衡仪器的使用方法
主轴动平衡仪器是一种测量旋转主轴或转子不平衡量的仪器，它
的使用方法如下：
1.准备工作：将主轴动平衡仪器安装在平稳的地面上，打开电源，等待仪器自检完成并调节仪器零位。
2.将待测转子放置在主轴支承上，轴承、滑动轴承及其他支承零
件与转子接触良好。
3.启动主轴，使转子转动到工作转速。
然后按下仪器控制面板上
的“测试”按钮，仪器开始对转子的振动进行测量，记录振动值。
4.通过调整转子上的配重重量、位置及数目，手动调整转子的平衡，直到振动降至最小值，记录当前的转子不平衡量。
5.保持转子处于工作转速，再次测量振动值，确认调整后的转子
已经平衡。
6.根据测量的结果，对转子进行加工处理，以消除全部不平衡量。
7.最后进行再次测试确认，确保转子已经完全平衡。
总之，主轴动平衡仪器是一种高效、精确的测量工具，使用非常
简单，能够从根本上解决转子不平衡的问题。
主轴回转精度测量实验
东北大学机械设计及理论研究生1105班王晓邦1100541轴回转精度概念及分析机床的工作性能直接影响了零件的加工精度，机床主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，实验结果表明：精密车削的圆度误差约有30％～70％是由于主轴的回转误差引起的，且机床精度越高，所占比例也越大，通过回转轴运动误差的测定，可对机床进行状态监测和故障诊断，预测机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和粗糙度，还可用于机床加工补偿控制和评价主轴的工作精度，以及判断误差产生的原因。
因此，主轴回转运动误差的测量非常重要。
要想对主轴进行准确的测量，首先必须明确主轴回转精度的概念。
对于主轴的要求集中到一点，就是在运转的情况下它能够保持轴心线的位置稳定不变，也就是所谓的回转精度。
主轴的回转精度不但和主轴部件的制造精度(包括加工精度和装配精度)有关。
而且还和受力后的变形有关，并且随着主轴转速的增加，还需要解决主轴轴承的散热问题，不过，主轴部件的制造精度是主轴回转精度的基础。
回转精度是主轴系统特性的重要指标之一，也是机械加工中主要运动精度之一。
对于车削类加工，将直接影响被加工件的圆度，内、外圆柱面对端面的垂直度等：对于铣削类加工，将影响平行度等。
1实验目的1）了解机床主轴回转误差运动的表现形式、定义、评判原则、产生原因及对机床加工精度的影响。
2）懂得主轴回转误差的测量方法及实验原理。
3.实验原理（原理框图、仪器性能）主轴回转时，在某一瞬时，旋转的线速度为零的端点联线为主轴在该瞬时的回转中心线。
理想情况下，主铀回转中心线的空间位置，相对于某一固定参考系统应该是不随时间变化的。
实际人由于主轴轴颈不圆、轴承存在缺陷、主轴挠曲、轴支承的两端对轴颈中心线不垂直以及振动等原因，使得主轴回转中心线在每一瞬时都是变动的。
因而，在进行测试数据处理时，往往只能以回转主轴各瞬时回转中心线的空间平均位置作为回转主轴的“理想”中心线。
主轴瞬时回转中心线的空间位置相对理想中心线空间位置的偏差，也就是回转主轴的瞬时误差。
主轴回转精度测量方法
以主轴上位置 2 （ 图 1a ） 为起始位置进行测量， 得 出相应的误差信号为 T1 （ θ） ， 可以表示为 T1 （ θ ） = R （ θ ） + d （ θ ） + r （ θ ） （ 1） 两个特性非常接近的电容式位移传感器 S1 和 S2 在圆周方向相隔 180° 对称安装， 主轴回转一圈采样 n 个点， 所测信号包括被测件圆度误差信号 R （ θ） 和主轴 回转误差信号 e （ θ ） 。 开始位置如图 3a 所示， 传感器 分别测得第 O 点的信号 S1 （ θ0 ） 和 S2 （ θ0 ） 为 S 1 （ θ0 ） = R （ θ0 ） + e （ θ0 ） （ 4）
Measurement methods of spindle's rotation accuracy
YAO Jun，WANG Ping （ College of Mechanical Engineering， Tianjin University of Science ＆ Technology， Tianjin 300222 ， CHN） Abstract ： The paper first mainly introduces every kinds of method of measuring spindle rotation accuracy and their theories，including single － point method，double points method，three points method，virtual instrument method，CCD method and method of axial float measurement； then recommends ways of data processing and error analysis，points out characteristic of every method，and gives a summary of general principle of selecting one method． Keywords： Spindle's Rotation Accuracy； Measurement； Data Processing； Error Analysis 产品制造精度的提高， 对于机床加工精度的要求 越来越高。机床主轴回转精度的检测是机床设计、 制 调整和维修的重要环节， 是提高机床加工精度的重 造、 要措施。机床主轴回转精度的测量及误差分析一直是 机床行业关注的热点。国家标准 GB / T 20957． 4 － 2007 文件对主轴回转轴线给出了明确的定义
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RPM 至测量的 RPM”按钮。此举可调
整 DAQ 至适合此转速的采样率。
查看最佳转速（最小的运动误差）和最次转速（最大的运动误差）。在全面分析期间，请特别注
意最次转速，以了解是否可以找到原因 / 补救措施。
全面分析
对于全面分析来说，执行测量的转速为至少
5 等分主轴的转速范围。典型的工作转速应该明确地在本测
工件对工具的相对位移已被测量，并被存储用于此测试。这些测量显示了因此机器的典型环境条
件而产生的主轴漂移误差的大小。
执行测试
安装探头和标准球 放置温度传感器，以测量空气温度
将温度传感器放置在主轴鼻端上 根据需要，放置其他温度传感器
浸泡后，将热样本时间设置为 60 秒，总持续时间为 4 小时（最少）至 24 小时（最佳）。
热
记录的值 X、 Y、 Z 轴的位置漂移
倾斜（ X， Y） 大气温度
主轴头温度
12 小时，在此期间，主轴处于非激活状态。
目的 工件对工具的相对位移已被测量，并被存储用于此测试。这些测量显示了因机器预热期间主轴产 生的热量而导致的主轴漂移误差的大小，并可帮助确定适应主轴冷却系统中的规格和缺陷所需的 最少主轴预热时间。
执行测试 安装探头和标准球 放置温度传感器，以测量空气温度 将温度传感器放置在主轴鼻端上 根据需要，放置其他温度传感器 浸泡后，将热样本时间设置为 5 秒，总持续时间为 60 分钟。 运行测试 在表格中记录样本结果，并插入图表截图
初始转速范围测试
状态
旋转主轴，从低 RPM 渐进至最大 RPM（注意：请勿超出标准球允许的最大 使用的探头 / 轴
传动关闭（电子停机状态） 针对各探头 / 通道，
1. 重置探头量表的 TIR 。
2. 等候 5 秒钟 3. 记录通道的 TIR 。
传动、辅助设备、液压设备打开（进给保持状态） 针对各探头 / 通道，
1. 重置探头量表的 TIR 。 2. 等候 5 秒钟
3. 记录通道的 TIR 。
示波器和 FFT 显示功能可被用来评估振动频率以及重复或间歇性振动的幅值。
试中加以使用。需要 10%、 50% 和 100% 全速的 ANSI 标准需被包含在内。对于这些测试来说，测量结
果可被单独存储（以 ASCII 代码），并可在测量完成后用于详细的分析。
径向固定敏感度和轴向（机床、车削中心和磨床）
相关标准部分
ISO 230-7 ， 5.5 ASME B5.57 ， 7.5.3 条件 以选定的转速（包括正常使用的通用转速）旋转主轴。 使用的探头 / 轴 X、 Z SEA 测量窗 径向固定敏感度 轴向 在各转速下记录的值 X（径向）运动误差： TIR 、同步、非同步、总计 Z（轴向）运动误差：基本、剩余、同步、总计 主轴转速 目的 测量主轴的运动误差，以确定机器的性能和健康运转情况 执行测试 将要分析的旋转次数设为 32 。在报告表中，记录针对各选定速度的所有运动误差值。
结构运动（主轴停转）
相关标准部分
ISO 230-7 ， 5.3
ASME B5.54 ， 6.3
ASME B5.57 ， 6.3 状态
1. 机器通电，主轴未旋转，传动、辅助设备、液压设备关闭（电子停机状态）
2. 机器通电，主轴未旋转，传动、辅助设备、液压设备打开（进给保持状态） SEA 测量窗
探头量表
主轴回转误差分析仪操作指南
关于测量机床的运行测试介绍的指南 根据 ISO 和 ANSI 标准，随后有一份测试报告模板。 根据需要，报告模板可针对各种独特的情况进行修改和个性化编辑。
相关标准： ANSI/ASME 标准 B5.54-2005 ，“ CNC 加工中心性能评估方法” ANSI/ASME B5.57-1998 ，“ CNC 车床和车削中心性能评估方法” ANSI/ASME B89.3.4 ，“旋转轴，具体说明和测试方法” ISO230-3 ，“热效应测定” ISO230-7 ，“旋转轴的几何精确度”
12 小时，在此期间，主轴处于非激活状态。
测试期间：机器处于“进给保持”状态下。测试期间，周围的环境条件必须是机器实际操作期间
的典型条件。
使用的探头 / 轴 X、 X2、 Y、Y2、 Z
温度传感器 SEA 测量窗
热
记录的值
X、 Y、 Z 轴的位置漂移 倾斜（ X， Y）
空气温度
主轴鼻端温度
任何其他感兴趣的表面温度 目的
慢速测试设置
条件
主轴的旋转转速低于 60RPM（传动或手动转动）
使用的探头 / 轴
X、 X2、 Y、Y2、 Z
SEA 测量窗
探头量表
示波器
目的
当机器的主轴正在缓慢旋转时，进行测量以检查设置。
执行测试
当主轴旋转时，重置并观察探头量表上的
TIR 指示器，以获得各通道的显示数据。
在完整的旋转期间，验证所有通道仍然在范围内
示波器和 FFT 功能均可视情况用于振动分析 使用的探头 / 轴
X、 X2、 Y、Y2、 Z
目的
初始测试，用以确定：
安装的牢固性（例如，因界面板不牢固而引发探头巢中出现振动、安装不良） 由于外部源（例如，地面振动）和内部源（例如润滑泵、控制器设置不佳），在机器的结 构环中出现的振动。
执行测试
电气错误源存在的可能性（例如， EMC引起的测量噪声）。
RPM）。
X、 Y、 Z
SEA 测量窗
径向旋转或固定敏感度
轴向 示波器（可选）
分析设置 记录的值
径向
同步误差
非同步误差
TIR X
TIR Y
轴 基本运动误差 剩余同步运动误差
非同步运动误差
TIR （总指示跳动量）
目的Βιβλιοθήκη 确定出现问题的主轴转速，以便在全面分析期间进行进一步研究 执行测试
观察 / 记录整个主轴速度范围内的同步和非同步运动误差。 每次更改转速后，请点击“分析设置”窗口中的“设置目标
验证标准球的偏心
典型的偏心量为 25- 50μm 或者为预计主轴回转误差最大值的 10 倍。
如果使用编码器来触发 SEA 测量，则无需任何偏心。
环境温度变化误差 (ETVE)
相关标准部分 ISO 230-3 ， 5 ASME B5.54 ， 6.2 ASME B5.54 ， 6.2.1
条件
测试前：机器必须在环境温度下浸泡至少
运行测试
在表格中记录样本结果，并插入图表截图。
热漂移
相关标准部分
ISO 230-3 ， 6
ASME B5.54 ， 7.6.2
ASME B5.57 ， 7.6.2 条件
测试前：机器必须在环境温度下浸泡至少
测试期间：以最大速度的 使用的探头 / 轴
75% 旋转主轴
X、 X2、 Y、Y2、 Z
SEA 测量窗