一种精密主轴回转精度检测装置及方法，属于精密主轴回转误差测量技术领域。本发明专利技术所述的装置包括原子力显微镜AFM、平面样品、手动二维调整台、二维电动位移台和精密主轴控制器，其中，AFM与平面样品配合使用获得刻划形貌图，平面样品固定在手动二维调整台的上部，手动二维调整台的底部与被测精密主轴的上端连接，被测精密主轴的下端与二维电动位移台连接。本发明专利技术实施例将通过原子力显微镜的纳米刻划加工和检测一体化的优势，在检测过程中无需采用基准零件，操作简单，并且可以使测量精度达到纳米量级，同时可检测精密主轴的径向和轴向回转误差，提高了精密主轴回转误差的精度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于精密主轴回转误差测量
。本专利技术所述的装置包括原子力显微镜AFM、平面样品、手动二维调整台、二维电动位移台和精密主轴控制器，其中，AFM与平面样品配合使用获得刻划形貌图，平面样品固定在手动二维调整台的上部，手动二维调整台的底部与被测精密主轴的上端连接，被测精密主轴的下端与二维电动位移台连接。本专利技术实施例将通过原子力显微镜的纳米刻划加工和检测一体化的优势，在检测过程中无需采用基准零件，操作简单，并且可以使测量精度达到纳米量级，同时可检测精密主轴的径向和轴向回转误差，提高了精密主轴回转误差的精度。【专利说明】
本专利技术涉及，属于精密主轴回转误差测量
。
技术介绍
随着超精密加工技术和纳米技术的发展，广品制造精度的提闻，对于机床加工精度的要求越来越高，机床主轴回转精度的检测是机床设计、制造、调整和维修的重要环节，是提高机床加工精度的重要措施。主轴回转误差即为主轴的瞬时回转轴线相对于平均轴线的位移，主轴回转误差可以大致分为轴向端面跳动和径向回转误差两种基本形式，主轴回转精度是工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差将直接影响工件的加工精度。目前对主轴的精度进行检测的方法主要有打表测量法、单向测量法和双向测量法。其中打表测量法由于引入锥孔的偏心误差，导致无法获得主轴在工转状态下的回转误差，更不能用于精密主轴回转精度的测量；单向测量法和双向测量法由于混入了基准球的形状误差影响了测量结果的精确性。由此可知，现有的主轴精度检测的方法中，要获得纳米级精度的主轴回转误差依然存在较大困难，所需要的装置和调整过程都较为复杂。【
技术实现思路
】本专利技术提供了，以解决现有技术中精密主轴回转误差的精度不高的问题，为此本专利技术采用如下的技术方案: 一种精密主轴回转精度检测装置，包括原子力显微镜AFM、平面样品、手动二维调整台、二维电动位移台和精密主轴控制器，其中，AFM与平面样品配合使用获得刻划形貌图，平面样品固定在手动二维调整台的上部，手动二维调整台的底部与被测精密主轴的一端连接，被测精密主轴的另一端与二维电动位移台连接，精密主轴控制器用于控制被测精密主轴的旋转。基于上述检测装置实现的一种精密主轴回转精度检测方法，包括: 在平面样品的表面做标记，通过手动二维调整台调整平面样品的位置使得平面样品的标记与被测精密主轴的回转中心重合； 将AFM的AFM微探针与平面样品的标记重合，设置AFM为接触模式时，将AFM微探针的针尖扫描范围设置为零，通过精密主轴控制器控制所述被测精密主轴旋转一周后，使AFM微探针以预定载荷压入平面样品的表面； 将AFM微探针抬起，设置AFM为轻敲模式时，扫描平面样品的刻划加工区域形成刻划加工的表面形貌图，将所述表面形貌图中提取的圆轨迹的圆度误差作为所述被测精密主轴的径向回转误差； 将所述表面形貌图中提取的圆轨迹的圆心作为所述被测精密主轴的回转中心，调整二维电动位移台使得所述被测精密主轴的回转中心与AFM微探针重合，设置AFM为接触模式时，将AFM微探针的针尖扫描范围设置为零，通过精密主轴控制器控制所述被测精密主轴匀速旋转，三维扫描导管的Z向高度变化为所述被测精密主轴的轴向回转误差。本专利技术实施方式提供的技术方案将通过原子力显微镜(AFM, Atomic ForceMicroscope)的纳米刻划加工和检测一体化的优势，在检测过程中无需采用基准零件，操作简单，并且可以使测量精度达到纳米量级，同时可检测精密主轴的径向和轴向回转误差，提高了精密主轴回转误差的精度。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述的一种精密主轴回转精度检测装置的结构示意图； 图2是本专利技术所述的一种精密主轴回转精度检测装置的进一步具体结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的【具体实施方式】提供的一种精密主轴回转精度检测装置，如图1所示，包括: 原子力显微镜AFM1、平面样品2、手动二维调整台3、二维电动位移台5和精密主轴控制器6，其中，AFM与平面样品2配合使用获得刻划形貌图，平面样品2固定在手动二维调整台3的上部，手动二维调整台3的底部与被测精密主轴4的上端连接，被测精密主轴4的下端与二维电动位移台5连接。如图2所示，进一步上述装置还可以包括精密主轴控制器6、二维电动位移台控制器7和控制计算机8，其中，所述精密主轴控制器6与所述被测精密主轴4的侧端相连，所述精密主轴控制器6用于控制被测精密主轴4的旋转，二维电动位移台控制器7与所述二维电动位移台5相连，控制计算机8与所述精密主轴控制器6相连。具体地，原子力显微镜AFMl包括AFM微探针11、三维扫描导管12、AFM控制器13和控制电脑14且依次连接。本专利技术实施例还提供了一种精密主轴回转精度检测方法，包括: 步骤1、在平面样品2的表面做标记，通过手动二维调整台3调整平面样品2的位置使得平面样品2的标记与被测精密主轴4的回转中心重合； 步骤2、将AFMl的AFM微探针11与平面样品2的标记重合，设置AFMl为接触模式时，将AFM微探针11的针尖扫描范围设置为零，通过精密主轴控制器6控制所述被测精密主轴4旋转一周后，使AFM微探针11以预定载荷压入平面样品2的表面； 步骤3、将AFM微探针11抬起，设置AFMl为轻敲模式时，扫描平面样品2的刻划加工区域形成刻划加工的表面形貌图，将所述表面形貌图中提取的圆轨迹的圆度误差作为所述被测精密主轴4的径向回转误差； 步骤4、将所述表面形貌图中提取的圆轨迹的圆心作为所述被测精密主轴4的回转中心，调整二维电动位移台5使得所述被测精密主轴4的回转中心与AFM微探针11重合，设置AFMl为接触模式时，将AFM微探针11的针尖扫描范围设置为零，通过精密主轴控制器6控制所述被测精密主轴4匀速旋转，三维扫描导管12的Z向高度变化为所述被测精密主轴4的轴向回转误差。作为可选的，二维电动位移台控制器7用来调整所述二维电动位移台5的位置，通过控制计算机8实现所述精密主轴控制器6对所述被测精密主轴4的旋转速度和旋转周数的控制。举例说明本专利技术实施例精密主轴回转精度检测装置具体进行检测的过程，包括: 第一、将被测精密主轴4的回转中心和AFM微探针11的针尖相对位置调整到AFMl的检测范围内(一般为5-100微米)该AFMl的检测范围可以根据被测主轴的回转精度来确定，将平面样品2安装在手动二维调整台3上，手动二维调整台3安装在被测精密主轴4的上端，在平面样品2表面上做好标记，调整平面样品2的位置，使所做标记在被测精密主轴4的回转中心附近或重合，将AFM微探针11调节到所作标记附近或重合。第二、将AFM I的模式设置为接触模式，并AFM微探本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵学森，耿延泉，闫永达，胡振江，孙涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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