电主轴径向回转误差的测试与研究

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电主轴作为高速加工机床的核心部件,其回转误差直接影响着机床的整机性能和被加工工件的加工精度,其回转精度已经成为了衡量一个机床加工精度的重要指标之一。利用电主轴回转误差试验数据对电主轴的回转精度进行评估,不仅能够反映其在实际工况下实现预定功能的能力,而且可以成为指导设计人员修改和改进电主轴的结构和相关参数的依据,从而不断提高其加工性能。针对回转误差的噪声干扰和难以分离计算的问题,提出采用时频域消噪滤波和LSC、MZC评定算法,对电主轴回转误差进行分离评估。主要完成工作如下:  首先,介绍了回转误差的产生及其基本理论,对回转误差现代检测方法进行了详细的介绍。在分析研究电主轴回转误差的基础上,结合本实验环境和设备条件,制定了一套合理的电主轴回转误差检测方案,并在该方案的指导下进行回转误差检测试验。  其次,从数字信号处理角度出发,结合回转误差的信号特点,提出了回转误差的时频域结合的消噪滤波算法,即时域上的中值滤波下采样和卡尔曼预测滤波,频域上的小波包分析。通过信号滤波分析,分别求出滤波前后的信号平均值、方差、标准差等变化量,绘制滤波曲线,分析滤波效果。  然后,采用基于半径变化量原理的最小二乘法和最小区域圆法,利用MATLAB软件编程对回转误差值进行评定,求出评定值并绘制曲线,并对比分析两种评定方法。  最后,利用SolidWorks绘制主轴三维模型,采用ANSYS分析软件,对主轴进行模态分析,求出其固有频率和主振型。结果表明该型号主轴设计合理,可以有效地避开共振区。共振不会影响主轴的回转精度。
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