基于氣動位移傳感器的縱切車床熱誤差測量方法研究

摘要：針對傳統縱切車床熱誤差測量方法時間長，導致測量過程中的瞬態熱行為會影響測量結果的問題，提出了一種基于氣動位移傳感器的縱切車床熱誤差測量方法。首先，將兩個氣動差動變壓器（LVDT）式位移傳感器（中英匹配？？）安裝于刀具架上；然后利用數控程序控制測量，可以實現刀具運動空間內X和Y方向熱誤差的測量，測量時間縮短至5s；最后，進行熱誤差測量實驗。實驗表明，這種方法的測量結果與激光干涉儀測量結果平均偏差小于0.5μm，驗證了這種方法的可行性與有效性。這種方法測量時間短、成本低，為縱切車床熱誤差補償提供了依據。

關鍵詞：氣動位移傳感器縱切車床熱誤差誤差測量

中圖分類號：TG806

ResearchontheThermalErrorMeasurementMethodofSlittingLathesBasedonPneumaticDisplacementSensors

WUShan1，2HANLe1YUEAiqiang1

1.SchoolofAutomotiveEngineering，XianyangPolytechnicInstitute，Xianyang，ShaanxiProvince，712000China;2.SchoolofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi'anUniversityofTechnology，Xi'an，ShaanxiProvince，710048China

Abstract：Inordertosolvetheproblemthatthetransientthermalbehaviorinthemeasurementprocesswillaffectmeasurementresultsduetothelongtimeofthetraditionalthermalerrormeasurementmethodofslittinglathes，thispaperproposesthethermalerrormeasurementmethodofslittinglathesbasedonpneumaticdisplacement sensors.ItfirstmountstwoLinearVariableDisplacementTransducer（LVDT）displacementsensorsonthetoolholder，thencontrolsthemeasurementbythenumericalcontrolprogram，whichcanachievethemeasurementofthethermalerroroftheXandY-directionsinthemovementspaceofthetoolandshortenmeasurementtimeto5s，andfinallyconductsthermalerrormeasurementexperiments.Experimentsshowthattheaveragedeviationbetweenthemeasurementresultsofthismethodandthoseofthelaserinterferometerislessthan0.5μm，whichvalidatesthefeasibilityandeffectivenessofthismethod.Themethodhasshortmeasurementtimeandlowcosts，whichprovidesabasisforthecompensationofthethermalerrorofslittinglathes.

KeyWords：Pneumaticdisplacementsensor;Slittinglathe;Thermalerror;Errormeasurement

隨著設計制造、控制、測量技術及新材料等的發展，幾何誤差、刀具誤差、安裝誤差等對縱切車床精度的影響在逐漸減小，由內外熱源引起的機床熱誤差逐漸凸顯[1]。LIX等人[2]的調查也表明，精密機床的熱誤差最高可以達到總誤差的70%。熱誤差已成為機床加工精度提升的關鍵點。

熱誤差檢測是開展熱變形機理分析、機床結構優化以及熱誤差補償等研究的重要基礎。目前，多數學者采用ISO230-3—2020標準提供的5點非接觸式測量方法測量機床熱誤差[3]。但是非接觸式傳感器容易受到工件表面的反射特性以及環境光線影響，導致測量精度不高、穩定性較差。BRECHERC等人[4]提出了一種利用熱穩定激光框架結合位置敏感探測器（PSD）檢測熱誤差的方法，該方法可以測量出三軸運動學21項誤差中的13項。……