[發(fā)明專利]一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測試分析系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410340992.2
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104227501A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅雪松;徐仁愷;胡振邦;姜歌東;陶濤;張東升
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q17/24;G06F11/36
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于主軸回轉(zhuǎn)誤差測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測試分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

主軸回轉(zhuǎn)誤差是衡量主軸動態(tài)性能的一個關(guān)鍵性指標，直接影響機床的加工運動、加工工件的表面質(zhì)量。相關(guān)研究結(jié)果表明：高速高精密機床車削加工的圓度誤差大約30％～70％是由回轉(zhuǎn)誤差引起的，而且機床的精度越高，回轉(zhuǎn)誤差所占的比例越高。通過測試主軸回轉(zhuǎn)誤差運動能夠預測理想加工條件下工件產(chǎn)生的最小形狀誤差和表面粗糙度；并根據(jù)回轉(zhuǎn)誤差特性，可以判斷機床運行狀態(tài)和進行故障診斷。同時主軸回轉(zhuǎn)運動的形狀以及動態(tài)特性能直觀反映主軸的運動狀態(tài)，但是由于噪聲和高頻信息的干擾，難以通過傳感器直接獲取較為精確的回轉(zhuǎn)誤差圖形。所以精確的獲取回轉(zhuǎn)誤差以及回轉(zhuǎn)誤差測試技術(shù)一直是精密加工技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。

傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)誤差測量方法如用千分表測徑向跳動，不能將主軸的回轉(zhuǎn)誤差與圓度誤差分離出來，后來用測試棒或者標準球來消除圓度誤差，但要求他們的形狀誤差比被測主軸的回轉(zhuǎn)誤差至少高一個數(shù)量級，對于高速高精密主軸，主軸形狀誤差與回轉(zhuǎn)精度往往在同一數(shù)量級，不能忽略，所以需要誤差分離技術(shù)將圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差分離。另外對于像主軸回轉(zhuǎn)誤差這種模擬量的測試過程中往往伴隨著噪聲和高頻信息的干擾，因此對于有用信號的提純也至關(guān)重要。所以有必要研究一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測試分析系統(tǒng)來有效的測量回轉(zhuǎn)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測試分析系統(tǒng)，將主軸的圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差分離，為主軸運行狀態(tài)監(jiān)測提供依據(jù)。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測試分析系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件系統(tǒng)，硬件部分包括支架或磁性表座、激光位移傳感器、信號連接線、信號轉(zhuǎn)接板和信號采集卡，支架或磁性表座固定在主軸上，激光位移傳感器與支架或磁性表座相連來采集主軸徑向位移跳動信號，激光位移傳感器的信號輸出端通過信號連接線、信號轉(zhuǎn)接板和信號采集卡的輸入端相連，信號轉(zhuǎn)接板將兩個以上的激光位移傳感器按統(tǒng)一格式輸出；軟件系統(tǒng)安裝于計算機上，計算機利用測試軟件與信號采集卡的輸出端通信，獲取激光位移傳感器的位移信號，然后進行濾波算法、分離算法分析處理，將圓度誤差和回轉(zhuǎn)誤差分離出來并顯示。

所述的支架裝夾在主軸上不隨主軸轉(zhuǎn)動，支架上面有四個供激光位移傳感器安裝的孔。

所述的硬件部分的數(shù)據(jù)采集按采集方式分為兩點法采集和三點法采集，兩點法采集用兩個相差90度激光位移傳感器測量；三點法采集用三個激光位移傳感器測量，夾角通過優(yōu)化算法獲取，選45度和96.5度，角度的安裝誤差應(yīng)在正負0.5度。

所述的軟件系統(tǒng)即測試軟件包括信號預處理，時域分析，幅值譜分析，頻域分析和時頻分析，通過頻域分析獲得信號的工頻和高速電主軸的實時轉(zhuǎn)速，通過對主軸采集到的信號進行上述處理，實現(xiàn)狀態(tài)識別并進行相應(yīng)的診斷。

所述的濾波算法包括低通濾波和諧波小波濾波。

所述的分離算法是用三點法誤差分離技術(shù)對采集信號進行分離，分離出圓度誤差和回轉(zhuǎn)誤差。

本發(fā)明可以快速和準確的獲得主軸的圓度誤差和回轉(zhuǎn)誤差，測試簡單、實用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是本發(fā)明的工作原理流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

參照圖1，一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測試分析系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件系統(tǒng)，硬件部分包括支架或磁性表座、激光位移傳感器、信號連接線、信號轉(zhuǎn)接板和信號采集卡，支架或磁性表座固定在主軸上，激光位移傳感器與支架或磁性表座相連來采集主軸徑向位移跳動信號，激光位移傳感器的信號輸出端通過信號連接線、信號轉(zhuǎn)接板和信號采集卡的輸入端相連，信號轉(zhuǎn)接板將兩個以上的激光位移傳感器按統(tǒng)一格式輸出；軟件系統(tǒng)安裝于計算機上，計算機利用測試軟件與信號采集卡的輸出端通信，獲取激光位移傳感器的位移信號，然后進行濾波算法、分離算法分析處理，將圓度誤差和回轉(zhuǎn)誤差分離出來并顯示。

所述的支架裝夾在主軸上不隨主軸轉(zhuǎn)動，支架上面有四個供激光位移傳感器安裝的孔。

所述的激光位移傳感器較常用的電渦流傳感器測量更加精確，適用的被測體更多。

所述的硬件部分的數(shù)據(jù)采集按采集方式分為兩點法采集和三點法采集，兩點法采集用兩個相差90度激光位移傳感器測量；三點法采集用三個激光位移傳感器測量，夾角通過優(yōu)化算法獲取，可選45度和96.5度，角度的安裝誤差應(yīng)在正負0.5度左右。