传动链的传动精度是指传动运动的准确性,可以通过传动误差来衡量。由于机床实际传动链误差,导致工件表面形成运动轨迹误差,*最终反映在加工工件上,即形成表面形状误差。由于机床传动链主要由齿轮副、蜗轮副、螺纹副等组成,传动链误差主要来自这些传动元件的加工精度和安装精度。从运动的角度来看,所有导致瞬时传动比偏离给定传动要求的因素都是传动链误差的来源。
机床传动误差的测量是有效补偿传动误差的前提,因此机床传动误差的精确测量一直是机械传动技术的重要研究课题。机床传动误差的基本测量方法是在机床相关部位安装传感器,利用机器、光、电原理测量仪器,利用误差评价理论测量机床传动系统各环节的误差。分析和调整,找出误差的原因和变化规律。
传感器的选择
根据传动链末端元件的正确运动性质。合理选择。传感器的安装是准确测量传动链运动精度的必要条件。根据工作原理,常用的机床传动误差测量传感器可分为以下类别:
(1)光栅传感器
光栅传感器的最大优点是信号处理方法简单,使用方便,测量精度高(德国Heidenhain、西班牙Fagor等国外知名厂家生产的光栅传感器精度可达1μm/m);缺点是光栅尺价格昂贵,对工作环境要求高。玻璃光栅尺的线膨胀系数与机床不一致,容易造成测量误差。
(2)激光传感器
激光传感器(包括单频和双频激光)具有较高的测量精度,但测量成本也较高,对环境条件变化(如温度、气流、振动等)更敏感。在生产现场必须采取措施,以确保测量的稳定性和可靠性。
(3)磁栅传感器
磁栅尺可分为线(3m有效测量长度)和带(30m有效测量长度)。其优点是制造成本低,安装使用方便,线膨胀系数与机床相同;缺点是测量精度低于光栅尺。由于磁信号强度随使用时间而减弱,需要重新记录,给使用带来不便。
(4)感应同步器
传感同步器的优点是制造成本低,安装使用方便,对工作环境条件要求低;缺点是信号处理复杂,测量精度受到测量方法的限制(传统测量方法的测量精度约为2~5μm)。
几种常用的机床传动误差测量传感器的部分应用。
几种常用传感器的部分应用。
传感器类型-应用单位-测量分辨率:线位移(μm)-测量分辨率:角位移(角秒)
东京大学,汉江机床厂,光栅传感器。
单频激光:北京机床所,东京大学。
激光传感器-双频激光究所,上海机床厂。
东京大学、重庆大学、华中理工大学、汉江机床厂、威斯康星大学磁栅传感器。
感应同步器-山东工业大学,汉川机床厂。
根据不同的信号输出模式,传感器可分为模拟型和数字型。数字传感器可分为增量型、绝对型和信号调制型。
在计算机测试系统中,模拟传感器的输出信号需要通过模数转换器(A/D)进行数字化处理,而A/D转换的成本在高分辨率的情况下较高。此外,解决微模拟信号(如微伏级)的抗干扰问题也相当困难。
在数字传感器中,绝对编码器可以输出平行的数字信号,无需A/D转换,容易与计算机接口连接。然而,随着测量精度的提高,绝对编码器的成本越来越高,甚至高于高精度A/D转换的成本,因此在许多实际应用中难以接受。增量传感器和信号调制传感器制造成本低,抗干扰能力强。细分技术可以大大提高分辨率,而不改变编码器的刻线密度。因此,这两种传感器在传动链精度测量中应用广泛。常见的增量传感器包括光栅增量编码器、磁栅传感器、容栅编码器等;信号调制传感器主要包括感应同步器、激光干扰器、地震仪、旋转变压器等。
动态测量机床传动误差的方法
传动误差的基本测量原理:设置为输入。输出轴的位移(角位移或线位移),输入。输出之间的理论传动比为i。例如,输出轴的实际位移与理论位移之间的差为传动链误差δ,即δ=δ2-δ1/i。传动误差测量方法可分为比相测量法和计数测量法。


