車床尾座同軸度誤差快速高精度測量方法研究

吳祖沖, 余厚云, 許曉偉, 游嘉凱, 孫 筱

(南京航空航天大學 機電學院, 江蘇 南京 210016)

車床主要由床身、 主軸箱、 尾座、 溜板和導軌等組成[1-2], 如圖1 所示。 在加工過程中, 由于車床振動會造成尾座與床身的連接螺栓發生松動[3], 同時刀具和人為因素產生的徑向力也會引起尾座的平移和傾斜, 從而形成車床尾座與主軸之間產生較大的同軸度誤差, 導致軸類零件加工時, 兩端圓柱面直徑超差, 難以控制零件的直線度和圓柱度, 從而嚴重影響鉆孔、 擴孔、 攻絲的精度, 最終降低車床的加工精度[4]。 因此, 在車床使用過程中, 必須嚴格控制車床尾座與主軸間的同軸度。

圖1 車床尾座同軸度測量原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of lathe tailstock coaxiality measurement principle

目前, 可用于車床尾座同軸度誤差測量的方法主要有打表法[5-6]和移動關節臂測量[7-8]等。 受制于表桿的長度, 打表法無法測量長距離尾座的同軸度, 并且測量效率低下, 測量過程易受表桿形變的影響, 測量精度低。 移動關節臂雖然測量過程較為簡便, 但該方法通過三爪卡盤夾持標準軸來模擬基準軸線。 卡盤夾持存在較大誤差, 且標準軸的長度有限, 因此, 該測量方法也難以達到較高精度。 同時, 該方法成本較高, 受限于關節臂長度也無法滿足大跨度同軸度測量要求[9]。

本文利用激光良好的準直特性, 提出以激光束作為媒介, 由PSD測量各截面處的激光光斑中心坐標, 通過測量擬合的方法分別得到車床主軸軸線和尾座軸線, 在此基礎上, 計算出車床尾座的同軸度誤差[10-11]。……