一种主轴回转精度测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超精密加工技术领域，主要涉及一种超精密测量装置，特别是机床主轴或旋转台的回转精度测量(实验)装置。
【背景技术】
[0002]加工高精度的机械零件，对机床主轴的回转精度有非常高的要求，主轴回转误差是衡量加工中心和机床精度的一个重要指标，通常采用双向法、三点法等对其进行测试评估。通过测量，可以了解机床主轴的回转状态，分析误差产生的原因；另一方面，对于教育教学来说，通过机床主轴回转误差运动测试，可使学生了解机床主轴回转误差运动的测试方法、原理，从而掌握测试系统组成、测试操作流程、数据处理及图像分析方法等知识。现有几种常用测试方法为:
[0003]双测头反向法:用两个相隔180°的传感器独立进行侧量，又称改进反向法。双测头反向法只需一次安装，避免了采用一个传感器所需多次安装，带来的安装误差，不需要主轴回转误差具有良好的重复性。
[0004]三点法:需要三个传感器同时采集数据，三个传感器要位于同一主轴截面内，且相交于主轴的几何中心。三点法要求测试装置需有较高的加工精度，同时对传感器的装夹、调试要求较高。另外，谐波抑制是三点法不可避免的一个现象:如果均匀布置传感器，低阶谐波将被抑制；相反，如果传感器非均匀布置，低阶谐波抑制现象将减轻。由于对传感器安装精度的高要求以及谐波抑制问题使三点法应用受到限制。
[0005]四点法或其他多点法的优点是，采用四个或更多的传感器采集数据进行误差分离，能够减少谐波抑制。但也使数据处理变的更加复杂，同时多个传感器带来的安装对心、精确的角度布置、传感器性能之间的差异问题同样会降低误差分离结果的精度。
[0006]综上，主轴回转精度测量时，传感器安装精度至关重要。
[0007]现有测试机构的机械装置常见为筒状结构，开径向孔或径向螺孔，传感器插入此孔采集主轴回转有关的数据。为了减轻重量、结构紧凑，测试所用筒状装置常用薄壁件，即筒壁较薄，因薄壁零件装夹、受热、切肩振动等原因，加工难度高，刚性差、极易变形；而传感器外表面常用螺纹结构，对应薄壁筒上的径向螺孔的螺纹圈数并不多，两者配合时，因螺纹配合本身就有间隙，致使两者相对主轴定位精度更差。当然，采用高精度螺纹配合，或把测试装置的筒壁加厚，可以减少定位误差，但同时又会造成测量装置过于笨重。另有一些测试装置通过对筒状装置开窗的方法，加工成框架式结构，但薄壁件因残余应力等原因，切开时其精度又易改变。
[0008]即使现有测试结构精度高，但常安装在主轴箱凸台或机床主框架上，安装位置为非定位基准面或非定位结构，其定位精度往往并不高。
[0009]现有部分改进设计，做出了卓有成效的努力，获批了国家专利，如“用于主轴回转误差检测的传感器位置调节装置”(CN103341789A)等。它们在一定程度上有助于解决上述问题，但仍需进一步改进。比如，现有各传感器并非安装在同一基准零件上，所需零部件多，调整机构复杂；而且，传感器定位精度不但依赖于不同零件间的精度一致性情况，同时还受制于零件间的装配精度，故很难保证各传感器同处一平面内，该平面与主轴垂直。如果在安装各传感器时，没有使之完全垂直于机床主轴，或各传感器不在同一平面，测试结果必将会产生偏差。另一方面，对于主轴回转误差来说，不但主轴传动系统的几何误差、转动轴系的质量偏心会造成回转误差；而且许多随机性误差，如工艺系统的颤振，对主轴的回转产生影啊，造成误差；对于精度要求较高的测量，随机误差成分也占有一定的比重，不能忽视，但现有测量装置没有减震系统，机床加工时，工艺颤振会直接影响主轴回转精度测量装置所测结果的准确性及精度。
[0010]另外，各种主轴回转精度测试方法对应于不同的测量装置，这对大学生实验或研究者来说，如果想学习了解这些回转精度的不同测试方法，或比较不同方法的优劣，势必要花费大量的时间和成本，进行不同测试方法所要求的不同数据采集工作，以及不同测试方法对应的不同实验装置的制作工作，耗费巨大的人力、物力。
【发明内容】
[0011]为了解决上述问题，本实用新型提出一种加工要求相对较低，但定位精度高，调整方便，且综合了多种主轴回转精度测试方法的装置。为实现上述目的，本实用新型具体实现如下:
[0012]用于主轴回转精度测量实验的混合多方法测试装置，包括机床连接件、减震器、固定座、调节座、调整机构、导向套等；机床连接件与工作台或机床导轨配合连接；固定座通过减震器连接在机床连接件上；调节座通过球面接触与固定座可调相连，调节座的上表面开有若干条呈中心发散状V型槽，传感器安放在V型槽内；调整机构有若干套，均安装在调节座上表面，调整机构可调节传感器相对主轴径向距离并压紧固定传感器。
[0013]优选情况下，所述机床连接件与机床配合连接，所述机床连接件有三种形式，具体实施过程中以其中任意一种实现，
[0014]机床连接件是T型螺母，与机床工作台T型槽配合相连；
[0015]机床连接件是尾架连接件，与车床尾架配合相连；
[0016]机床连接件是套筒件，与主轴上端的主轴箱凸台配合相连。
[0017]优选情况下，所述尾架连接件一端是含有锥度的圆台，与机床尾架配合连接；另一端设有若干个圆周对称的长圆孔，与连接在固定座上的减震器配合相连。
[0018]优选情况下，所述套筒件为筒状结构，径向开设有若干螺孔，筒的内径大小适合套接在主轴上端的主轴箱凸台上，通过螺钉旋入径向的螺孔与机床主轴箱凸台固定在一起。
[0019]优选情况下，所述减震器一端与机床连接件固定相连，另一端与固定座配合相连。
[0020]优选情况下，所述固定座的底部设有若干圆周对称的长圆孔，与固定在机床连接件上的减震器配合连接，固定座的外侧表面为球面，固定座的顶端设有倒立的四棱凸台，四棱凸台的四个侧面均通过固定座外侧球面的球心。
[0021]优选情况下，所述调节座的底部设有球形内凹面，内凹面与固定座球面相配合，调节座与固定座通过该球面配合组成可动球面副机构；
[0022]调节座的中间部位开有四个螺孔，螺孔周向均布，上下位置与固定座四棱凸台平齐，方向近似为球面所在球心为圆心所作圆的切线方向，即螺孔的位置正好处于固定座四棱凸台的4个侧面中央并与之垂直，四个调平螺钉分别旋入四个螺孔中，使得调节座与固定座球面配合连接，调节四个调平螺钉可调整调节座上表面与固定座主轴的夹角，即旋转左右调平螺钉使该上表面左右倾斜，旋转前后调平螺钉使该表面前后倾斜成其他角度；调节座的上表面开有若干条呈中心向外发散的V型槽，或开有两条V型槽，两条V型槽十字交叉，每条V型槽中均可放置测试用传感器；调节座的上表面设有螺孔若干，螺孔分布在V型槽的两边，调整机构通过螺孔安装在调节座上表面；调节座上表面的中央位置设有T型孔；调节座的上表面(上表面的外边缘)设有两个相互垂直的直边。
[0023]优选情况下，所述调整机构包括压座、压紧旋钮、固连片、调长旋钮及卡簧；压座的下表面中间设有圆弧凹槽，上端中间开有螺孔，压座安装在调节座上表面的V型槽之上，通过压紧旋钮固定并压紧V型槽内的传感器；固连片与传感器固定相连；调长旋钮通过卡簧与固连片活动相连后，旋入压座上端螺孔中，通过旋转调长旋钮，可调整传感器在V型槽内滑动，即调整传感器相对主轴的径向距离。
[0024]优选情况下，所述用于主轴回转精度测量实验的混合多方法测试装置还包括导向套，放置在在调节座上表面所设的T型孔中，导向套有多个；导向套的上表面打有中央点或开有不同孔径的导向孔。
[0025]本实用新型把多个传感器安放在同一零件上，具有定位一致性好的优点；利用V型槽自动对中的特点，定位传感器的中心相对主轴的位置；采用调节机构可方便调平传感器测试平面呈水平或与主轴相垂直，应用调整