液體靜壓主軸是精密、超精密機(jī)床的重要功能部件，回轉(zhuǎn)精度是衡量液體靜壓主軸性能的關(guān)鍵因素之一，對(duì)機(jī)床的加工精度、加工效率有著直接影響。那么液體靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度的測(cè)試方法有哪些呢？

傳統(tǒng)的測(cè)量方法有多種，按照使用傳感器的數(shù)量可分為單點(diǎn)法、兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法；按照傳感器與工件表面的接觸狀態(tài)可分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量；按照選取的被測(cè)表面可分為工件表面直接測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)球工裝測(cè)量；按照測(cè)試時(shí)轉(zhuǎn)速的差異可分為靜態(tài)測(cè)量(低速測(cè)量，轉(zhuǎn)速影響可忽略不計(jì))和動(dòng)態(tài)測(cè)量；按照測(cè)試時(shí)主軸的負(fù)載狀態(tài)可分為空載測(cè)量和帶載測(cè)量等。每款機(jī)床實(shí)際情況不同，測(cè)量方法可以是多種方法的組合，回轉(zhuǎn)精度要和具體測(cè)量方法聯(lián)系在一起才有實(shí)際意義。

主軸回轉(zhuǎn)精度的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有兩類。一類是工程領(lǐng)域廣泛使用的跳動(dòng)類指標(biāo)(Runout)，包括徑向跳動(dòng)、端面跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)、和內(nèi)外錐面跳動(dòng)等。這些指標(biāo)的測(cè)量可采用接觸式測(cè)量，也可采用非接觸式測(cè)量。接觸式測(cè)量的所測(cè)量是主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中測(cè)點(diǎn)位移變化的峰峰值。非接觸式測(cè)量的所測(cè)量是傳感器探頭與被測(cè)表面之間距離變化量的峰峰值。 測(cè)量跳動(dòng)類指標(biāo)，被測(cè)面可直接選擇工件表面，也可選擇固定于主軸上的標(biāo)準(zhǔn)球球面。但如果采用標(biāo)準(zhǔn)球測(cè)試跳動(dòng)量，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)球球心調(diào)整到極其接近主軸回轉(zhuǎn)軸心線的位置，否則測(cè)試結(jié)果會(huì)因?yàn)楹?/p>

有較大的偏心分量而不能準(zhǔn)確反映回轉(zhuǎn)精度。由于跳動(dòng)類指標(biāo)的檢測(cè)方法直觀，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好，測(cè)試數(shù)值的變化與現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)主軸精度變化的感受較為一致，因此在工程領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，測(cè)試結(jié)果也為廣大工程技術(shù)人員所接受。

另一類評(píng)價(jià)指標(biāo)是科研和測(cè)試領(lǐng)域廣泛使用的回轉(zhuǎn)誤差 (Motion Error) ，包括同步回轉(zhuǎn)誤差(Synchronous error motion，SEM)和非同步回轉(zhuǎn)誤差(Asynchronous error motion，ASEM)。同步誤差在物理特征上被定義為對(duì)應(yīng)于回轉(zhuǎn)誤差中轉(zhuǎn)頻為基頻整數(shù)倍的頻率成分，反映了回轉(zhuǎn)誤差中確定性運(yùn)動(dòng)誤差的大小。

考慮到測(cè)試回轉(zhuǎn)精度的便捷性和測(cè)試成本，對(duì)于不同精度等級(jí)的主軸，可適當(dāng)調(diào)整測(cè)試方案：

對(duì)于主軸跳動(dòng)≥0.5 μm 的普通精度等級(jí)的主軸，采用千分表對(duì)主軸低速旋轉(zhuǎn)表面進(jìn)行接觸式測(cè)量跳動(dòng)即可。如果主軸被測(cè)表面加工精度過(guò)低或者發(fā)生劃痕或銹蝕，可采用置于主軸頂尖孔內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)球或帶端面磁吸的標(biāo)準(zhǔn)球工裝進(jìn)行測(cè)量，將所測(cè)得的峰峰值中的最小值作為主軸回轉(zhuǎn)精度的衡量指標(biāo)。

對(duì)于主軸跳動(dòng) 0.1~0.5 μm 范圍內(nèi)的高精度主軸，要全面評(píng)估主軸的回轉(zhuǎn)精度，可采用“最小峰峰值+同步誤差+異步誤差”綜合測(cè)量法，但峰峰值測(cè)試結(jié)果的精度受到標(biāo)準(zhǔn)球精度限制，標(biāo)準(zhǔn)球球度通常為 0.020～0.050 μm。

對(duì)于主軸跳動(dòng)≤0.1 μm 的超精密主軸，由于回轉(zhuǎn)精度已經(jīng)很高，只有在科學(xué)研究或特殊評(píng)估需要時(shí)，才進(jìn)行進(jìn)一步的同步誤差和異步誤差測(cè)量。這時(shí)除了采用“最小峰峰值+同步誤差+異步誤差”綜合測(cè)量法外，還應(yīng)當(dāng)充分提高傳感器的分辨率和測(cè)試精度，充分降低測(cè)試系統(tǒng)噪聲的影響。由于受標(biāo)準(zhǔn)球球度的制約和系統(tǒng)噪聲的影響，測(cè)得的峰峰值和非同步誤差的數(shù)值均可能高于相應(yīng)的“真實(shí)值”。要實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)精度的精準(zhǔn)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，仍然值得持續(xù)深入研究。

關(guān)于領(lǐng)臣

LINCH是一家集科研、制造、銷售為一體，專業(yè)提供全套流體靜壓軸承系統(tǒng)的高科技公司，特色產(chǎn)品為流體靜壓主軸、動(dòng)靜壓主軸、靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)、靜壓導(dǎo)軌，具有回轉(zhuǎn)精度高、剛度大、抗振性好、精度壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，主要用于高效率、高轉(zhuǎn)速、高精度數(shù)控加工設(shè)備。