钻床主轴回转精度测量的理论与方法

      钻床主轴回转精度是评价钻床动态性能的一项重要指标。钻床主轴回转精度有打表测量、单向测量、双向测量等测量方法。造成钻床回转误差的原因有主轴传动系统的几何误差、传动轴偏心、惯性力变形、热变形等误差，也包括许多随机误差。通过径向跳动量和轴向窜动量测试实验可以有效的满足对回转精度测量的要求。
一、钻床主轴回转精度测量的理论与方法
钻床主轴回转精度是衡量机械系统性能的重要指标，是影响钻床工作精度的主要因素。钻床主轴回转误差的测量技术对精密机械设备的发展有着重要作用。钻床主轴的回转误差包括径向误差和轴向误差。轴向回转误差的测量相对比较简单，只需在钻床主轴端面安装微位移传感器，进行一维位移量的测量即可。因此钻床主轴回转误差测量技术的研究焦点一直集中在径向误差的精确测量上。本文将重点讨论钻床主轴径向误差的测量方法、误差分离原理及其实现。
（一）打表测量方法　　早期钻床主轴回转精度不太高时，测量钻床主轴误差的常用方法是将精密芯棒插入钻床主轴锥孔，通过在芯棒的表面及端面放置千分表来进行测量。这种测量方法简单易行，但却会引入锥孔的偏心误差，不能把性质不同的误差区分开，而且不能反映主轴在工作转速下的回转误差，更不能应用于高速、高精度的主轴回转精度测量。除此之外也有采用测量试件来评定主轴的回转误差。
（二）单向测量方法
单向测量法又称为单传感器测量法。由传感器拾得“敏感方向”的误差信号，经测微仪放大、处理后，送入记录仪，以待进一步数据处理。然后以主轴回转角作为自变量，将采集的位移量按主轴回转角度展开叠加到基圆上，形成圆图像。误差运动的敏感方向是通过加工或测试的瞬时接触点并平行于工件理想加工的表面的法线方向，非敏感方向在垂直于第三方向的直线上。单向测量法测量的主轴回转误差运动实质上只是一维主轴回转误差运动在敏感方向的分量。因此单向测量法只适用于具有敏感方向的主轴回转精度的测量，例如工件回转型钻床。车床就是工件回转型钻床的一个典型代表。这种测量方法同样不可避免地会混入主轴或者标准球的形状误差，在钻床主轴回转精度不太高、混入的形状误差可以忽略时，用单向测量法得到的车床主轴回转精度圆图像的外缘轮廓与工件的外缘很相似，所以这样得到的圆图像能很好地用来评价车床主轴的加工精度及加工质量。
（三）双向测量方法
主轴的回转误差运动是一个二维平面运动，需要至少两个传感器在钻床主轴横截面内相互垂直的两个方面同时采集数据，再将两组位移数据合成才能复现主轴的实际回转误差轨迹。故称为双向测量法，又称为双传感器测量法。传统的双向测量法忽略了钻床主轴或者标准球的形状误差，而且还混入偏心误差，从而影响测量结果的精确性。

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