一种采用激光干渉仪测量机床主轴回转误差的方法[外文翻译].doc

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一种采用激光干渉仪测量机床主轴回转误差的方法
H.F.F.Castro
摘要：本文提出了一种评估主轴径向和轴向误差运动的方法。它采用了惠普5529A型号的激光干涉仪。测量的实现是通过一个高精密球的直接反射。这个物体被用来作为光学反射镜。球体是贴在一个被主轴夹住的摆动装置尾部。该测量原理同线性干涉仪相似，除此之外高精密球是被用来代替普通的角锥棱镜。聚焦镜被用来使激光束集中到球表面上的一个小点。这最大幅度地减少了由于在球形表面反射而造成的光束分散。一款能进行数据采集和描述主轴误差极图的软件已经被开发出来。这种应用在数控加工中心的主轴误差校准仪上广泛进行。下面将介绍和讨论相关结果。
关键词：主轴旋转误差；激光干涉仪；机床精度；主轴计量

1.引言
如今，数控机床制造商被迫去提高他们生产的机床的精度，制造能力和生产能力。过去的20年里，在传统的机械加工中部分的误差有着显著的下降。此外，更好的表面光洁度已作为首要应用而被要求。工件的几何形状和表面粗糙度主要决定于数控机床主轴的回转精度。
鉴于上述事实，主轴回转误差的评价变的非常重要。主轴的回转误差导致表面光洁度，圆度，特征尺寸和特征定位的降低。此外，主轴回转误差的分析可以预测加工零件质量。它也可以被用来评估机床的精度来购买和维修机床。
主轴误差包括如下两部分：（a）运动误差，这些是回转轴相对于在静参考系（X,Y,Z）下的偏移。运动误差的5个组成部分分别是在X,Y,Z方向上的平移和绕X,Y轴的回转（或倾斜）[1,2]。在指定的Z轴轴向位置上X,Y方向上的运动误差被称为径向误差。与Z轴共线的运动误差是轴向运动误差。相对于Z轴在X,Y轴的角方向上的运动误差是角摆动误差[1,2]。（b）主轴的热漂移，这是由于属于主轴的相关组件的热膨胀和收缩造成。有三种类型的主轴热漂移：轴，径向和倾斜这三种热漂移[1,3]。
下面，简要回顾了近年来对主轴回转误差测量方法的各种研究。
其中一种简单的方法是使用5个LVDT(线性可变的位移传感器) 测量轴向和径向、角误差的运动。这是通过用来作参照的一个精密球和主板来实现的[4]。径向误差可以由三点[5]和四点法决定[6]。他们可以将主轴径向误差与精密球的圆度误差分离开。这些方法的进一步发展形成了多点法[7]。它能对主轴的径向误差，轴向误差和角误差进行测定。