【文章內(nèi)容簡介】 8轉(zhuǎn)/分~4482轉(zhuǎn)/分之間跳動。（6）主軸形狀誤差。用位移傳感器進(jìn)行主軸回轉(zhuǎn)誤差測量時，由于實際的主軸回轉(zhuǎn)軸心是不可見的，不能直接對其測量，而只能通過對裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)件（標(biāo)準(zhǔn)球或標(biāo)準(zhǔn)棒）或主軸外圓輪廓的測量來間接測得主軸軸心運動，因而這樣的測量方法不可避免會混入標(biāo)準(zhǔn)件或主軸外輪廓的形狀誤差。對于具有高回轉(zhuǎn)精度的精密主軸，混入的形狀誤差或安裝誤差的影響是不容忽略的，它們甚至?xí)谏w掉微小的主軸回轉(zhuǎn)誤差，所以需要尋求有效的誤差分離方法把它們從采集的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的分離出去，分離方法參考附錄A。 概述 繞軸線旋轉(zhuǎn)的平面的端面跳動： 端面跳動端面跳動是指由于繞軸線旋轉(zhuǎn)的平面不保持在垂直于該軸線的平面內(nèi)而產(chǎn)生的誤差。端面跳動用垂直于軸線的兩平面間距離H來表示，旋轉(zhuǎn)時面上的各點均應(yīng)在這兩個平面之間運動。 與軸線距離d的端面跳動用垂直于軸線的兩平面間的距離h表示。由旋轉(zhuǎn)的圓柱體所描繪出的表面部分應(yīng)在這兩平面之間運動（該圓柱體的直徑為2d。其對稱軸線為該表面旋轉(zhuǎn)的理論軸線）。端面跳動是表面和旋轉(zhuǎn)軸線各種誤差的組合（hhh3）。 表面不平。(a) 表面和旋轉(zhuǎn)軸線不垂直。(b) 軸的周期性軸向位移。(c)當(dāng)有關(guān)平面的幾何軸線與旋轉(zhuǎn)軸線不重合時（）徑向偏擺的結(jié)果就引起了端面跳動。它是由于該面對旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差所造成的。(a)表面不平 (b)表面和旋轉(zhuǎn)軸線不垂直 (c)軸的周期性軸向位移 端面跳動誤差形式 The face runout error form 端面跳動實例 The face runout case 端面跳動測試研究 端面跳動是檢驗一個旋轉(zhuǎn)的平面。同一圓上的所有點應(yīng)處在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)，并且當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時該平面的軸向位置是不變的。由于距離旋轉(zhuǎn)軸線越遠(yuǎn)時，端面跳動有增加的趨勢，因此應(yīng)在距軸線最遠(yuǎn)的圓周上檢驗。指示器應(yīng)按規(guī)定放置在距中心的距離為A處（此處A為指砂輪的最大尺寸。2GDZ60的最大砂輪尺寸為20mm；2GDZ15的最大砂輪尺寸為80mm），垂直于被測表面（），并圍繞著圓周順序地放在彼此留有一定間隔的一系列的點上進(jìn)行檢驗。記錄每點處的最大和最小讀數(shù)差，最大的差值就是端面跳動值。主軸應(yīng)慢速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，并應(yīng)施加一個輕微的端面壓力，以消除推力軸承軸向游隙的影響。當(dāng)用預(yù)加負(fù)荷推力軸承時，不必對主軸加力。 端面跳動測試原理圖 The face runout testing schematic diagram 測試數(shù)據(jù)非接觸式測試法，測試15000轉(zhuǎn)電主軸的端面跳動。測試的頻率采用了15000轉(zhuǎn)電主軸測試軟件中提供的各級頻率進(jìn)行，其采樣時間間隔為200μs。、。 (單位μm) The face runout test data to electronic spindle of 15,000(μm)測試頻率（Hz）50100 200 300 400 500 端面跳動（μm） The face runout in 500Hz to Electronic spindle of 15,000 face runout in 50Hz to Electronic spindle of 15,000 非接觸式端面跳動曲線 The noncontact face runout curver從以上的數(shù)據(jù)可以看出，隨著主軸的頻率不斷上升（即轉(zhuǎn)速不斷提高）其端面跳動的誤差總的趨勢是不斷增加，但在中間頻率段（100Hz、200Hz）有所反復(fù)；隨著測試距離的加大，端面跳動誤差隨之增加。 本章小結(jié)本章主要討論了電主軸回轉(zhuǎn)精度中的徑向跳動、端面跳動的測試方法和手段。并列出和繪制了所測試的數(shù)據(jù)和曲線以供參考。測試過程又分別用了兩個傳感器測試不同位置的跳動值，以對比其變化趨勢。端面跳動的測試方法中同樣采用了非接觸式方法進(jìn)行測試。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 電主軸靜剛度的測試3 電主軸靜剛度的測試主軸靜剛度是指在切削力的作用下主軸抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移時（以撓度y來度量），在位移方向上所施加的作用力來表示。 主軸部件剛度 Spindle ponents stiffness主軸部件靜剛度K可表示為 ()式中 K－主軸部件靜剛度（N/μm） Fz－主軸上的作用力（N） y －主軸變形（線位移）（μm）有時為了便于表示主軸受力與變形的關(guān)系，可以用柔度C（μm/ N）來表示單位力所引起的變形，如下式C=1/K=y/Fz ()主軸部件靜剛度是主軸軸承和支承軸剛度的綜合反映。主軸部件的靜剛度越大，主軸端部變形越小。根據(jù)作用力Fz方向的不同，還可以將主軸靜剛度進(jìn)一步細(xì)分為： 徑向剛度：抵抗沿主軸半徑方向作用力的剛度稱為徑向剛度。 軸向剛度：抵抗軸向作用力（如進(jìn)給力）變形的剛度稱為軸向剛度。 扭轉(zhuǎn)剛度：主軸抵抗角變形的能力。過低的靜剛性會降低切削生產(chǎn)率、加工精度和工件表面粗糙度，引起直波形和螺旋線缺陷。電主軸的靜剛度分為前端軸向剛度和徑向剛度。數(shù)值隨著電主軸套筒的大小而變化，單位為N/μm。而同樣大小尺寸的套筒，其靜剛度數(shù)值隨著最高轉(zhuǎn)速高低而變化，一般最高轉(zhuǎn)速高的剛度小于最高轉(zhuǎn)速低的靜剛度。這既反映了電主軸工作的實際需要，又與轉(zhuǎn)速高時預(yù)加載荷較小有關(guān)[27]。電主軸的高速運轉(zhuǎn)過程中，由于電動機的載荷不同，發(fā)熱過程和冷卻過程不同，運行狀態(tài)的變化，離心力的作用改變了軸承的平衡狀態(tài)、滾珠和軸承環(huán)的接觸角以及軸承的間隙等，這些都會影響電主軸的運行靜剛度及其運轉(zhuǎn)精度。 靜剛度對機床性能的影響 影響加工精度在剛度差的機床上加工，會因毛坯余量不均而將毛坯的形狀復(fù)映到工件上。a）工件在圓周截面內(nèi)的形狀誤差b）工件在軸向截面內(nèi)的形狀誤差1工件原有的形狀誤差 2加工后的形狀誤差（誤差復(fù)映） 切削余量不均勻引起的誤差 Cutting cushion the error caused by nonuniformity 影響生產(chǎn)率 剛度差的機床必須重復(fù)走刀才能達(dá)到預(yù)定精度，延長了加工時間。 影響加工表面質(zhì)量 剛度差的機床，在切削中表面容易產(chǎn)生振紋，使表面質(zhì)量惡化。 影響加工能力 剛度差的機床不能吃大刀，更無法加工難加工材料。 影響機床工作壽命 由于機床結(jié)構(gòu)變形，使軸承、導(dǎo)軌、齒輪等產(chǎn)生邊緣壓力，加劇磨損。 靜剛度的測試方法研究由于電主軸的剛度數(shù)值目前尚未有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)GB/T 1357492[28]《金屬切削機床 靜剛度檢驗通則》：在各類型機床靜剛度標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)規(guī)定以下內(nèi)容： 在檢驗機床靜剛度時機床部件的位置（要求處于常用位置）及夾緊或非夾緊狀態(tài)。 模擬刀具和（或）模擬工件的形狀、尺寸和技術(shù)要求。 加載力的大小、方向及施力點的位置（要求加載力為機床設(shè)計的最大切削力或切削分力的2/3；力的方向和施力點位置符合通常加工情況）。 位移測點的位置及測試方向（要求在影響加工精度的主要方向與平面內(nèi)）。 加載力和位移測試裝置。 相對位移量的最大允許值。由于靜剛度是整個測試系統(tǒng)各部件變形的綜合量，因此為了測試主軸部件的剛度需要制造專門的實驗裝置。其原則是盡量減少過渡環(huán)節(jié)，且將支承件做得粗壯，減少施力點與支承間距離以減少彎曲變形的影響。每次測試前均應(yīng)使主軸運轉(zhuǎn)至穩(wěn)定狀態(tài)后才能開始測試數(shù)據(jù)。按照以上的規(guī)定，在測試時作了以下內(nèi)容： 被測電主軸用專用的實驗臺進(jìn)行固定，處于夾緊狀態(tài)。 由于被測電主軸沒有和機床相連接，故沒有模擬刀具和工件。 按照外圓磨床精度檢驗標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 46851994），其相對位移量的最大允許值為1~2μm。 位移測點的位置在電主軸的正上方（與施力點的位置相對）。 用螺旋式千斤頂進(jìn)行施力，用力傳感器進(jìn)行測試。 施力點的位置在電主軸的正下方。施力過程應(yīng)緩慢進(jìn)行，在達(dá)到允許的最大位移量后，應(yīng)立即停止加力，并在此情況下保持1～2分鐘，待測試儀器讀數(shù)穩(wěn)定后再卸載。測試徑向剛度時應(yīng)盡量使加載力靠近軸端位置。、。 軸向剛度和徑向剛度測試位置原理圖 Axial and radial stiffness testing schematic diagram 徑向剛度實際測試圖 The radial stiffness test picture 軸向剛度實際測試圖 The axial stiffness test picture 靜剛度的測試儀器介紹DH3818靜態(tài)應(yīng)變測試儀，力傳感器的量程為500kg。 DH3818靜態(tài)應(yīng)變測試儀 The static strain test equipment of DH3818 靜剛度的測試數(shù)據(jù) 6萬轉(zhuǎn)電主軸測試數(shù)據(jù)。測試的應(yīng)變值均在軸端變形量為2μm時測定的。儀器的標(biāo)定為1kg=。 6萬轉(zhuǎn)電主軸徑向剛度測試數(shù)據(jù) The radial stiffness test data to electronic spindle of 60,000測試次數(shù)應(yīng)變量（με/μm）力（kg）剛度值（N/μm）17283722726371376880392475138357543856742379平均值745380 。測試的應(yīng)變值均在軸端變形量為2μm時測定的。儀器標(biāo)定為1kg=。 The stiffness test data to electronic spindle of 15,000 測試次數(shù)徑向剛度軸向剛度應(yīng)變量（με/μm）力（kg）剛度值（N/μm）應(yīng)變量（με/μm）力（kg）剛度值（N/μm）158956532230926045802682573591568286275461058624523555925682522426613589263253平均值60011857627354262由于電主軸的剛度數(shù)值目前尚未有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，因此我們以德國GMN公司電主軸的剛度值作為參考。 GMN公司若干電主軸的剛度值[1] GMN panies several stiffness value of electronic spindle主軸類別油氣潤滑油脂潤滑套筒外徑/mm最大轉(zhuǎn)速nmax/r/min額定轉(zhuǎn)速n0/(r/min)軸向靜剛度（N/μm）徑向靜剛度（N/μm）重量/Kg≈HC120c60000/5●1206000060000308216HC120c50000/8●12050000300006012522HC100cg60000/2●1006000045000204510HC100cg50000/2●1005000045000255510HC170cg18000/16●170180001000013229557HC170cg12000/16●17012000750014035064HC230cg12000/17●230120004500140350125~，15000和60000轉(zhuǎn)電主軸的徑向剛度值相差196 N/μm左右；而15000轉(zhuǎn)電主軸的徑向剛度和軸向剛度相差314 N/μm左右。從以上數(shù)據(jù)可以看出轉(zhuǎn)速低的電主軸要比轉(zhuǎn)速高的電主軸剛度大，且徑向剛度要比軸向剛度大得多，～。 提高主軸系統(tǒng)剛性的措施通過以上分析可以看出，主軸系統(tǒng)的剛度對加工過程的影響非常大，因此提高其剛性將具有及其重要的意義?？蓮囊韵麓胧┨岣咧鬏S軸承系統(tǒng)剛性： 提高主軸本身剛性磨床的砂輪主軸多數(shù)采用兩點支承，要使主軸剛性好，必須使主軸受力的前端撓度值小，通過選擇合理的參數(shù)（如：盡量縮短主軸前端懸伸量，選擇最佳的主要支承間跨距等）可以減少主軸的撓度。 提高主軸組件的制造與裝配質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸等。提高軸承剛性。如選用陶瓷滾動軸承等。合理布置軸承的配置方式。提高軸承接觸剛性。目前軸承接觸剛性是主軸軸承系統(tǒng)剛