【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机床测试领域，尤其是涉及一种七点式高速电主轴回转精度测量系统及测量方法。
技术介绍
1、机床是整个装备制造业的核心生产基础，尤其是超高精度机床、五轴联动高档数控机床等顶级机床，其技术水平直接反映了制造业的整体竞争力。高速电主轴是精密加工机床的核心部件，高速电主轴的精度决定了机床的加工精度。
2、在现有研究中发现，机床的加工误差约有30％-70％是由主轴的回转误差造成的，而且随着高速电主轴技术的发展，这一占比随着主轴转速的提升而加大。
3、目前我国对主轴性能的规范，只包括了对静态性能的评价指标及检测方法，对主轴回转精度的检测方法中，标准推荐并普遍采用的是千分表接触式检测法，其只能检测主轴静止状态下的回转精度，检测精度也不高，已经无法适应现有的高精度高度主轴的检测，其余的检测方法包括两点法、三点法、五点法等方法。其中五点法是在两点法基础上发展起来的，两者都不能分离标准棒的圆度误差，对标准棒的精度要求比较高，整体检测精度较低，且受限于系统误差只能测量低转速的主轴；三点法是目前在径向误差中常用到的方法，可以分离圆度误差，但是只能检测主轴的径向误差，且通常使用的是电容式传感器，受限于传感器采样频率只能检测低速旋转的主轴。如公开号为cn102501137a的中国专利文献公开了一种主轴径向回转精度在线监测装置，在主轴径向测量位置装有监测环，监测环上装有3个电涡流位移传感器，运用三点法误差分离技术分离出主轴的圆度误差得到主轴的回转误差，最后显示主轴回转精度的分析结果。
4、在上述检测方法中，传感
5、同时在电主轴的检测中，温度的影响是不可忽视的，温度会影响检测的精度和检测的一致性，所以必须等到电主轴达到热稳定才可以进行测量。通常的做法是按照电主轴的使用手册对电主轴进行预热旋转，达到热稳定状态。但是针对不同的电主轴，其尺寸、材料不同，预热的时间也不同，需要根据电主轴的使用手册制定预热时间，步骤较为繁琐。
6、因此，为解决上述技术难题，确有必要研发一种高速电主轴回转精度的测量系统，以克服现有技术中的所述问题。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种七点式高速电主轴回转精度测量系统及测量方法，可以提高回转误差的测试精度，并且改善现有技术只能测量低转速下主轴回转精度的缺点。
2、一种七点式高速电主轴回转精度测量系统，包括：固定高速电主轴的电主轴固定模块、固定编码器读头的编码器固定及微调模块、标准检验棒、径向激光位移传感器固定及微调模块、轴向激光位移传感器固定及微调模块；
3、所述的高速电主轴上设有温度传感器；所述的径向激光位移传感器固定及微调模块和轴向激光位移传感器固定及微调模块共设有六个轴向激光位移传感器和一个径向位移传感器；七个激光位移传感器通过激光位移传感器控制器与高速信号采集卡连接；
4、所述的编码器固定及微调模块、径向激光位移传感器固定及微调模块、轴向激光位移传感器固定及微调模块均固定在t形槽底板上，且布置位置与标准检验棒相配合；
5、所述的温度传感器在判断高速电主轴达到热稳定状态后开始采集温度数据，七个激光位移传感器在编码器的信号下采集高速电主轴在高速旋转状态的位移数据，温度数据和位移数据通过高速信号采集卡传递给工业pc机，工业pc机对数据进行分析计算后得到高速电主轴回转精度测量结果。
6、本专利技术可以解决现有技术中主轴回转精度测量不准确、检测主轴转速范围小、主轴热稳定判断标准不统一、传感器微调困难的问题，实现电主轴高速旋转中回转精度的精确测量。
7、所述的电主轴固定模块包括t形槽铸铁板、电主轴夹座、转换调整板；其中，所述的高速电主轴固定在电主轴夹座上，电主轴夹座通过螺栓固定在转换调整板上，转换调整板通过t形槽专用螺母和螺栓固定在t形槽铸铁板上。
8、所述的温度传感器的数量为三个，通过磁吸的方式固定在高速电主轴的前部轴承、后部轴承和转子外壳上，其信号通过线缆连接在高速采集卡上。
9、所述的编码器固定及微调模块包括编码器读头支撑板、编码器xy轴位移平台、编码器读头安装连接板、编码器读头和编码器磁环；
10、编码器磁环固定在标准检验棒的底端，通过过盈配合连接；编码器读头通过螺栓固定在编码器读头安装连接板上；编码器读头安装连接板通过螺栓与编码器xy轴位移平台相连接；编码器xy位移平台通过螺栓与编码器读头支撑板相连接；编码器读头支撑板通过螺母和螺栓固定在t形槽底板上。
11、所述的径向激光位移传感器固定及微调模块包含结构相同的两组模块，每组均包括径向传感器支撑板、通过螺栓固定在径向传感器支撑板上的固定导轨环、安装在固定导轨环上的三个径向激光位移传感器模块；所述的固定导轨环上设有环形角度尺；
12、其中，所述的径向激光位移传感器模块包括径向激光位移传感器、径向传感器安装连接板、径向传感器xy轴位移平台、环形固定上块、转换连接板和环形固定下块；径向激光位移传感器通过螺栓固定在径向传感器安装连接板上，径向传感器安装连接板通过螺栓与径向传感器xy轴位移平台连接，径向传感器xy轴位移平台通过螺栓与环形固定下块相连接，环形固定上块和环形固定下块通过长固定螺栓相配合，通过两者连接形成的中间槽与固定导轨环形成配合，并通过螺栓的拧紧实现与固定导轨环的固定夹紧。
13、所述的轴向位移传感器固定及微调模块包括轴向传感器支撑板、轴向传感器xy轴位移平台、轴向传感器安装连接板和轴向激光位移传感器；
14、轴向激光位移传感器通过螺栓固定在轴向传感器安装连接板上，轴向传感器安装连接板通过螺栓与轴向传感器xy轴位移平台相连接，轴向传感器xy轴位移平台通过螺栓与轴向传感器支撑板相连接；轴向激光位移传感器的激光束正对标准检验棒的端面。
15、本专利技术中，激光位移传感器控制器、高速信号采集卡和配套的pc机组成信号采集模块。激光位移传感器控制器通过线缆连接激光位移传感器，控制激光位移传感器进行数据的采集并得到数据，控制器输出端通过线缆连接高速信号采集卡。高速信号采集卡di口通过线缆与编码器读头相连，ai口与控制器输出端相连，按照编码器读头的信号读取控制器的信号，并将从控制器中采集到的模拟信号转化为数字信号，然后通过线缆将信号传递给pc机。
16、配套的数据采集分析软件安装在pc机上，其功能包括对高速采集卡采集的激光位移传感器和温度传感器的数据进行显示、保存、分析处理，计算径向误差、倾斜误差、轴向误差，显示输出径向误差、倾斜误差、轴向误差的极坐标曲线图，生成测试报告。
17、所述的标准检验棒为标准零件，一端为高精度圆柱体，其精度要求控制在0.001mm以内，另一端为与被测高速电主轴相配合的刀头，通过刀头与电主轴进行连接。
18、一种七点式高速电主轴回转精度测量方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，包括：固定高速电主轴(101)的电主轴固定模块(1)、固定编码器读头的编码器固定及微调模块(2)、标准检验棒(3)、径向激光位移传感器固定及微调模块(4)、轴向激光位移传感器固定及微调模块(5)；
2.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的电主轴固定模块(1)包括T形槽铸铁板(107)、电主轴夹座(103)、转换调整板(106)；其中，所述的高速电主轴(101)固定在电主轴夹座(103)上，电主轴夹座(103)通过螺栓固定在转换调整板(106)上，转换调整板(106)通过T形槽专用螺母和螺栓固定在T形槽铸铁板(107)上。
3.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的温度传感器的数量为三个，通过磁吸的方式固定在高速电主轴(101)的前部轴承、后部轴承和转子外壳上，其信号通过线缆连接在高速采集卡上。
4.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的编码器固定及微调模块(2)包括编码器读头支撑板(201
5.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的径向激光位移传感器固定及微调模块(4)包含结构相同的两组模块，每组均包括径向传感器支撑板(401)、通过螺栓固定在径向传感器支撑板(401)上的固定导轨环(402)、安装在固定导轨环(402)上的三个径向激光位移传感器模块；所述的固定导轨环(402)上设有环形角度尺(403)；
6.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的轴向位移传感器固定及微调模块(5)包括轴向传感器支撑板(501)、轴向传感器XY轴位移平台(502)、轴向传感器安装连接板(503)和轴向激光位移传感器(504)；
7.一种七点式高速电主轴回转精度测量方法，其特征在于，使用权利要求1～6任一所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的七点式高速电主轴回转精度测量方法，其特征在于，步骤8)的具体过程为：
9.根据权利要求7所述的七点式高速电主轴回转精度测量方法，其特征在于，步骤9)的具体过程为：
10.根据权利要求7所述的七点式高速电主轴回转精度测量方法，其特征在于，步骤10)的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，包括：固定高速电主轴(101)的电主轴固定模块(1)、固定编码器读头的编码器固定及微调模块(2)、标准检验棒(3)、径向激光位移传感器固定及微调模块(4)、轴向激光位移传感器固定及微调模块(5)；
2.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的电主轴固定模块(1)包括t形槽铸铁板(107)、电主轴夹座(103)、转换调整板(106)；其中，所述的高速电主轴(101)固定在电主轴夹座(103)上，电主轴夹座(103)通过螺栓固定在转换调整板(106)上，转换调整板(106)通过t形槽专用螺母和螺栓固定在t形槽铸铁板(107)上。
3.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的温度传感器的数量为三个，通过磁吸的方式固定在高速电主轴(101)的前部轴承、后部轴承和转子外壳上，其信号通过线缆连接在高速采集卡上。
4.根据权利要求1所述的七点式高速电主轴回转精度测量系统，其特征在于，所述的编码器固定及微调模块(2)包括编码器读头支撑板(201)、编码器xy轴位移平台(202)、编码器读头安装连接板(203)、编码器读头(204)和编码器磁环(20...
【专利技术属性】
技术研发人员：康为民，栾丛丛，陈冲，仲柳洲，阮佳豪，姚鑫骅，傅建中，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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