[發明專利]一種軸向圓跳動和全跳動的單轉位誤差分離裝置及方法

無效

• 申請號: 201110317154.X
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102426001A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 趙維謙;侯茂盛;邱麗榮
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種軸向圓跳動和全跳動的單轉位誤差分離裝置，其測量對象為工件2，其特征在于：

所述誤差分離裝置包括支架1、工作臺3、誤差分離轉臺4、小角度轉位角發生系統5、基座6、儀器回轉主軸7、軸套8、水平向滑塊9、水平向導軌10、傳感器調整機構11、測量傳感器12、測量光柵13、光電接收器14、主軸止推板15、導電滑環16和電機驅動系統17；

所述儀器回轉主軸7、軸套8和主軸止推板15構成氣浮回轉軸系A作為本誤差分離裝置的回轉基準，誤差分離轉臺4作為軸套與儀器回轉主軸7構成了氣浮回轉軸系B，氣浮回轉軸系A和氣浮回轉軸系B共用同一個儀器回轉主軸7，氣浮回轉軸系A帶動誤差分離轉臺4、工作臺3和待測工件2一起回轉，誤差分離轉臺4又帶動工作臺3和被測件2相對氣浮回轉軸系A進行回轉；

測量傳感器12安裝在水平向滑塊9上，水平向滑塊9沿水平向導軌10帶動傳感器12沿水平方向運動，使傳感器12可以達到待測工件2端面上的任意測量圓周，傳感器調整機構11用于測量傳感器12位置的精細調整；

測量光柵13和光電接收器14形成閉環位置反饋，用于主軸旋轉位置監測；

導電滑環16和電機驅動系統17一起安裝于主軸止推板15上，用于驅動上述的氣浮回轉軸系A運動；

所述誤差分離裝置進行誤差分離時，誤差分離轉臺4供氣并工作，帶動工作臺3和待測工件2完成誤差分離所需的相對氣浮回轉軸系A的小角度轉動；當無需誤差分離時，誤差分離轉臺4斷氣并在重力的作用下與回轉主軸7合二為一，與無誤差分離系統的軸向圓跳動、全跳動測量儀器相同。

2.根據權利要求1所述的一種軸向圓跳動和全跳動的單轉位誤差分離裝置，其特征在于其誤差分離方法包括以下步驟：

1)將待測工件2被測端面上的第一個測量圓周標號為“1”，并選定該標號為“1”的圓周進行分離測量，具體為：定義傳感器12的初始位置為a，待測工件2由氣浮回轉軸系A帶動旋轉，通過傳感器12測得綜合誤差A(n)，所述A(n)包括工件軸向圓跳動誤差g(n)和主軸回轉誤差z(n)，其中n＝0，1，L，N-1且N為工件2被測端面上標號為“1”的測量圓周上的采樣點數；

2)轉動誤差分離轉臺，將待測工件2相對于儀器回轉主軸7轉過角度α到達轉位位置b，再對處于轉位位置b的待測工件2中標號為“1”的圓周進行分離測量，通過傳感器12測得綜合誤差值B(n)，所述B(n)包括工件軸向圓跳動誤差g(n)和主軸回轉誤差z(n)，其中n＝0，1，L，N-1；

3)將待測工件2單次轉位前后a、b位置上測得的綜合誤差A(n)和B(n)進行誤差分離，具體步驟如下：

①.去除采樣信號A(n)、B(n)的直流量；

②.計算差值信號r(n)：

r(n)=Σk=1S-1[(ak(1-coskα)-bksinkα)cos(2nπk/N)+(aksinkα+bk(1-coskα))sin(2nπk/N)]]]>

其中，a_k、b_k為工件2軸向圓跳動誤差g(n)的傅里葉級數展開系數，c_k、d_k為主軸回轉誤差z(n)的傅里葉級數展開系數，S為諧波次數；

③.對r(n)進行諧波分析，求其諧波系數e_k和f_k：

ek=ak(1-coskα)-bksinkαfk=aksinkα+bk(1-coskα)]]>

④.計算g(n)的諧波系數a_k和b_k：

ak=12ek+sinkα2(1-coskα)fkbk=-sinkα2(1-coskα)ek+12fk]]>

⑤.除去A(n)中的基波分量和一次諧波分量之后得到

A″(n)＝A(n)-A₀-[h₁?cos(2nπ/N)+l₁?sin(2nπ/N)]

其中，A₀為基頻分量，h₁和l₁為A(n)的傅里葉級數展開系數；

⑥.計算諧波合成g(n)：

g(n)=Σk=2S-1[akcos(2nπk/N)+bksin(2nπk/N)]]]>

⑦.計算軸系誤差z(n)：

z(n)＝g(n)-A″(n)

4)將g(n)和z(n)代入外部圓跳動誤差評定軟件系統進行軸向圓跳動評定，即可得到第一個測量圓周上剔除了主軸回轉誤差的待測工件2的軸向圓跳動值；

5)將整個測量平面分為M個測量圓周，將其中第i個測量圓周標號為“i”，其中i＝1，L，M，按照上述步驟1)至步驟4)中所述的測量標號為“1”的第一個測量圓周的單轉位軸向圓跳動誤差分離方法，依次測得標號為i＝1，L，M的各測量圓周的綜合誤差A_i(n)和B_i(n)，經軸向圓跳動評定系統得出i＝1，L，M各測量圓周上剔除了主軸回轉等誤差的工件軸向圓跳動值序列{g_i(n)}；

6)將上述軸向圓跳動值序列{g_i(n)}代入外部全跳動誤差評定軟件系統，即可獲得工件被測端面的全跳動值，完成全跳動測量。