现代机床的发展使得主轴的最高转速越来越高,要深入研究主轴的热误差,就必须找到一种方法可以实时测量主轴的热变形,同时要求数据采集系统有较高的采样速度。现提出一种基于三路单光束干涉仪的主轴热误差实时测量方法。
测量原理:SBI3(Single-BeamInterferome-terswith-3Channel),由共用一个激光头的三路单光束干涉仪组成,每一路干涉仪包括一个偏振分光镜PBS和参考镜r(角锥棱镜)、两个K/4波片以及检偏器和接收器,猫眼为三路干涉仪的共同靶镜。使用一块FPGA数据采集卡可同时对三路接收器信号及参考路信号进行计数。
由于猫眼的中心没有完全对中,主轴旋转时,猫眼中心绕主轴轴线成一圆形,因此,若主轴转速为n,则在数据记录过程中,主轴每旋转一周,对其进行60*5000/n次采样,这些采样点形成一正弦曲线。
每次记录过程包括n/100个这样的正弦周期。主轴的热漂移主要沿Z轴方向,可达50lm,另外两方向的热漂移则相对较小;主轴轴套处温度在开机后的前20min上升较快,此后趋于平缓,对应的主轴在X、Y、Z方向的变形情况与主轴轴套温升情况相符合,由此可说明这种测量方法用于测量热误差是成功的。