[发明专利]一种主轴热误差的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及主轴领域，尤其是涉及一种主轴热误差的测量方法。

背景技术

为了满足现代制造业的发展需求，数控机床主轴以高速、高精度为目标不断发展。主轴作为刀具或者工件的携带者，其热误差与加工工件的表面质量直接相关。而热误差是不可以避免的，只能通过探究其机理完成热误差预测和补偿。影响热误差的因素是多种多样的，主要可划分为轴承运行特性、主轴切削力及轴承安装误差三大类。轴承作为主轴单元内最主要的热源，其运行特性(接触载荷、动态接触角)与主轴热误差密切相关；切削力作为主轴单元唯一的外部负载，其大小与方向影响主轴单元内轴承圆周方向径向游隙分布，影响轴承运行特性，最终表现为主轴热误差；主轴轴承由于其自身结构及加工尺寸限制，不可避免的会出现主轴轴承安装误差，不同的轴承安装误差对轴承接触载荷分布、动态接触角、温度分布和阻尼等产生不同影响，引起热误差，这里的安装误差主要包括轴承内外套圈倾斜、前端后端轴承座孔轴线不同轴、轴承径向游隙周向分布不均匀三种情况。所以针对主轴热误差研究，需要综合考虑影响热误差的各种因素，探索不同因素对热误差的影响程度，从而完善主轴热误差研究内容。

国内外有很多学者致力于主轴热误差的研究，其试验装置大多集中在主轴单元箱体、主轴冷却等方面，如专利：一种用于控制立式数控机床主轴箱热变形的空冷装置CN101885075A)，通过控制主轴箱的热变形完成主轴热误差研究；电主轴冷却装置(CN203557205U)、一种高效内冷却的电主轴(CN102114613A)，通过外部冷却减小主轴热误差。存在没有分析研究主轴热误差产生的根本原因，没有建立主轴轴承运行特性、切削力与主轴热误差之间的关系，特别是没有考虑轴承安装误差对热误差的影响，只分析主轴单元热误差的外在表现形式等问题，这些试验装置及测试方法不能从根本上解决热误差研究中存在的问题。

发明内容

本发明提供一种主轴热误差的测量方法。

为实现上述的发明目的，本发明采取的实施方式如下：

设置非接触式位移传感器；确定任一个传感器与主轴的相对位置；测量主轴的热变形量；修正主轴热变形与随机测量误差。

本发明的有益效果是：解决了主轴热误差的测量问题。

具体实施方式

以下结合实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：

实施例1

一种主轴热误差的测量方法，为实现上述的发明目的，本发明采取的实施方式如下：

设置非接触式位移传感器；确定任一个传感器与主轴的相对位置；测量主轴的热变形量；修正主轴热变形与随机测量误差。

主轴热变形测量的一个关键问题是要保证测量过程中，传感器在主轴上的测量点位置是一样的。对于中高档数控加工中心一般均配备具有定位功能的主轴，定时让主轴停止转动，通过主轴定位功能，保证测量传感器始终在同一位置读取热变形测量值。而对于磨床砂轮主轴则无定位功能的主轴，因此无法准确确定传感器与主轴的相对位置，为了解决此问题，本发明基于信息论提出了一种测量点在主轴上位置的判定方法，对精确地确定测点位置提供了依据。所提出的方法利用电容传感器动态响应非接触测量的特点，读取主轴回转360°以上的测量值，通过信号处理手段，确定同一位置处的传感器测量值。

在磨床砂轮主轴热变形测量时，为了确定砂轮主轴与传感器的相对位置，四个传感器每次均读取主轴回转360°以上的测量值，以保证获取足够多的测量值。由于四个传感器间的相互位置相对固定，只要确定某个传感器与主轴的相对位置，其它传感器相对主轴的位置也随之确定。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。