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基于误差分离技术的精密回转及直线运动部件精度测量

作　者: 李超
导　师: 杜建军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 回转误差 直线度误差 误差分离技术 周期延拓 调零误差
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


机械行业是经济发展的基础行业,为其他行业和部门提供基础装备。机械行业的装备及技术水平,直接影响其他各个行业的技术发展。精密超精密加工是机械行业中的重要组成部分,它的发展影响国家高端技术和国防工业的发展。主轴是保证加工精度的重要部件,主轴回转误差是一项综合性的误差,是影响精密车削、精密磨削加工精度的主要因素。对于主轴回转精度的测量,在测量精度较低时主要采用直接测量法。随着精度的提高,逐渐变为采用误差分离技术的扫描测头的方法。本文首先介绍了误差分离技术的原理,常用回转误差的测量方法和基于误差分离技术的方法。基于误差分离技术的方法中,常用的是三点法,能够将主轴回转误差和被测件的圆度误差完全分离。根据实际情况,采用不对称三步法对主轴进行回转误差测量。为验证算法的精度,文中对该算法进行了仿真,发现与三点法的效果一致。文中还讨论了测量系统中系统装置与安装造成的误差、传感器误差和测量环境的误差。导轨是机床的重要部件,是确定主要部件相对位置变化的运动基准。导轨的各种误差均会对被加工工件造成直接影响,降低加工精度。检测机床导轨的直线度,然后对其进行误差补偿是辅助提高精度的一种重要手段。本文介绍了直线度测量方法,包括传统的直接测量法和基于误差分离技术的方法。在进行直线度误差测量时,由于被测曲线不是周期函数,不符合傅里叶变换的周期性要求,因此文中说明了对原测试曲线进行周期延拓的方法。文中对平移法进行了仿真,分析了有无调零误差及偏角误差的影响,最后使用该方法进行导轨的直线度误差测量。文中还分析了测量系统中可能出现的误差影响,并提出相应的消除方法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 精密轴系回转精度测试概况  9-11
    1.2.1 主轴回转误差运动的定义  9-10
    1.2.2 主轴回转误差测量中的误差分离技术  10
    1.2.3 主轴回转误差测量技术的国内外发展现状  10-11
  1.3 精密机床导轨直线度概况  11-12
  1.4 本文研究内容  12-13
第2章 主轴回转误差及导轨直线度测量方法研究  13-26
  2.1 回转误差测量的直接测量法  13-15
    2.1.1 打表测量法  13
    2.1.2 单向测量法  13-14
    2.1.3 双向测量法  14-15
    2.1.4 光电检测回转误差直接测量法  15
  2.2 基于误差分离技术的回转误差测量方法  15-19
    2.2.1 反向法  15-16
    2.2.2 多步法  16-18
    2.2.3 多点法  18-19
  2.3 直线度误差的直接测量法  19-21
    2.3.1 三坐标测量法  19-20
    2.3.2 自准直仪测量法  20-21
    2.3.3 激光干涉仪测量法  21
  2.4 基于误差分离技术的直线度测量方法  21-25
    2.4.1 单点法  21-22
    2.4.2 两点法  22-24
    2.4.3 三点法  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章 主轴回转误差算法仿真与实验测量  26-39
  3.1 测量系统设计  26-28
    3.1.1 传感器的选择  26-27
    3.1.2 数据采集卡  27-28
  3.2 多步法及其仿真  28-34
    3.2.1 不对称三步法测量原理及其数据处理  28-30
    3.2.2 不对称三步法仿真  30-34
  3.3 实验测量  34
  3.4 数据采集及处理  34-37
  3.5 测量系统误差分析  37-38
    3.5.1 系统装置及安装误差  37-38
    3.5.2 传感器误差分析  38
    3.5.3 测量环境的误差  38
  3.6 本章小结  38-39
第4章 导轨直线度误差测量与仿真  39-52
  4.1 测量系统总体设计  39
  4.2 测量中的关键问题  39-41
    4.2.1 周期轮廓的测量  39-40
    4.2.2 非周期轮廓的测量  40
    4.2.3 周期延拓  40-41
  4.3 测量原理及其仿真  41-46
    4.3.1 测量原理  41-43
    4.3.2 平移法仿真  43-46
  4.4 参数选择原则  46-47
  4.5 误差分析  47-49
    4.5.1 调零误差  47
    4.5.2 偏移法中的偏角误差影响  47-49
    4.5.3 传感器漂移特性造成的误差  49
    4.5.4 频域法中的权函数的误差放大作用  49
  4.6 实验数据测量与处理  49-51
  4.7 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 公差与技术测量及机械量仪 > 一般性问题 > 技术测量方法
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