一种基于多步法的高精密主轴回转误差分离算法

乔凌霄， 陈江宁， 陈文会， 张 丽， 田景志

(1. 西北工业大学 电子信息学院， 陕西 西安 710072； 2. 西安轻工业钟表研究所有限公司， 陕西 西安 710061； 3.中航动力股份有限公司 计量中心， 陕西 西安 710021)

1 引 言

随着现代科学技术的发展，精密机械、空间技术和军事科学等许多领域对超精密圆形工件提出了越来越高的要求。采用误差分离技术，即从测量数据中分离出圆度误差，可以很好地应用于高精密回转轴系的检测。目前误差分离技术比较成熟，主要分离方法包括多步法、多点法和反向法。多点法需要多个机械特性相似的测头，很难保证测量数据的一致性；反向法只能反映一个方向的敏感误差；而多步法存在谐波抑制的问题[1～3]。在多步法的基础上，本文提出了频域混合补偿法。将多步法中的谐波进行频域补偿，更精确地分离出圆度误差。通过实验对多步法和频域混合补偿法进行了比较，验证了该方法的可行性，运用最小二乘法对分离结果进行评定并做出分析比较。

2 频域混合补偿法基本原理

2.1 测量方案

在高精密主轴系统的回转误差测量中，由于主轴横截面的圆度误差通常远远大于主轴回转误差，如果用传感器测头直接对主轴的横截面外轮廓进行测量，由于截面的圆度误差比主轴回转误差大出一个数量级，将无法进行误差分离。因此，在对高精密主轴系统进行测量时，一般需要借助标准球进行测量,测量系统示意图如图1所示。

图1 测量系统示意图