2018年第2期
Technology and Test工艺与检测
非切削状态下加工中心主轴动态回转精度的测试及分析*
常文芬?2陈野②陈红昌②
（①天津大学，天津300072；②北京工研精机股份有限公司，北京101312）
摘要：以主轴动态回转精度为出发点，以两种不同类型加工中心主轴为测试对象，在非切削状态下分别进
行了径向误差运动和轴向误差运动，以及热变形的测试及分析。提出了使用主轴误差分析仪进行主轴的动态回转精度以及热变形分析的方法，测试结果表明：静态误差相近的主轴，由于其结构、传动方式及冷却方式的不同，其动态精度可能存在很大差异。针对实测的加工中心主轴和整机的结构进行分析，可为机床和主轴的结构设计、误差补偿和实际加工提供技术支撑。
关键词：主轴动态回转精度；主轴误差分析仪；热变形
中图分类号：TH133
文献标识码：B
DOI:10.19287/j.cnki.10052402.2018.02.026
Measurement and analysis of spindle dynamic rotational accuracy in non-cutting
situationformachiningcenter
CHANG Wenfen2,CHEN Ye,CHEN Hongchang
(Tianjin University, Tianjin 300072, CHN; ②Beijing Precision & Engineering Research Co. , Lid. , Beijing 101312, CHN)
Abstract: In this paper, using spindle dynamic rotational accuracy as the starting point, radial and axial error mo-
tion and thermal shift tests and analyses are performed to test two different kinds of machine tool spindle in the noncutting situation. A new method by using spindle error analyzer is proposed to analyze the ro-tational and thermal accuracy.The measurement results demonstrate that the dynamic rotational accuracy can be quite different when they have the same static accuracy, due to their driving and cooling methods, By analyzing the structural characterize of the test machine tool, technological support can be provided for structural designing of spindle, error compensation and actual manufacture.
Keywords : spindle dynamic rotational accuracy; spindle error analyzer; thermal deformation
主轴作为机床的重要功能部件，其回转精度直接决定了工件加工的精度及表面粗糙度。对于机床生产厂家而言，主轴的回转精度是机床首先要控制和保证的精度。随着新技术的发展，加工中心主轴的转速越来越高，如对于BT30及类似规格的主轴，其转速可以达到20000~30000r/min，对于BT40及类似规格的主轴，其转速可以达到15000~20000r/min，对于 BT50及类似规格的主轴，其转速可以达到10000~15 000r/min。测试机床主轴的方法主要有静态（或准静态）测试法和动态测试法。传统的静态（或准静态）测试法主要是检测径向跳动/轴向跳动，它既不能反映出主轴在高转速下的精度信息，也无法将不同性质的误差成分区分开，已经无法满足高速主轴回转精度测试的需求。而动态法所测得的动态回转精度不仅可以反
映主轴在高速下的精度情况，还可以将不同性质的误差分离开，为主轴的生产厂以及主轴使用者提供更具有实际参考意义的信息。因此，要想预测主轴在高速下的回转精度，就要采用动态法来检测主轴的动态回转精度，以动态回转精度作为评价主轴的标准[1-3]。
笔者利用美国LionPrecision公司的主轴误差分析仪对普通级立式加工中心及精密级卧式加工中心在非切削状态下的主轴动态回转精度进行了检测分析，通过对测试的数据进行处理，获得了不同转速情况下主轴的动态回转精度，以及不同拓扑结构机床的热特性，为机床以及主轴功能部件的设计提供一些参考和技术支撑。
1主轴动态回转精度的测试及评定方法
针对主轴的动态回转精度测试，我国已发布了
*863重大项目"箱体类精密工作母机性能检测标准与技术推广（2012AA040704）
制造技术点机康万方数据
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