车床加工中圆度误差在线检测技术

　　1测量原理

　　机床加工中的圆度在线检测示意图如图1所示。在机床运转中，其主轴木身存在有径向运动误差，其X向分量为成(i为主轴回转角度位置);安装于主轴上的标准圆环亦非真圆，也存在圆度误差序列R;标准圆环与主轴之间又存在安装偏心。，其在各转角位置上的偏心之X向分量为。。可见在传感器SA上所采集的信号为上述三项误差信号及信号直流分量SA之和，为:

　　传感器SB的采样序列SB由主轴回转径向误差序列S和工件圆度误差序列Δi和直流分量SB三项构成:

　　由(2)式看出，欲获得工件圆度误差序列δi，需首先获得主轴回转径向误差序列Δi，从(1>式得知欲获得主轴回转径向误差序列s，须先求出标准圆环圆度误差序列R和标准圆环安装偏心序列。

　　①标准圆环圆度误差序列R的获得

　　标准圆环精度较高，其圆度误差序列R通过预先测量得到，存入系统。

　　②标准圆环安装偏心序列ei的获得

　　标准圆环安装偏心序列ei的X向分量为采样信号序列之基波(即一次谐波分量)，可通过付氏分析获得，即:

　　③工件圆度误差Δi的评定

　　利用(2)式得到的工件圆度误差序列Δi。我们采用图而中心法评定工件圆度误差Δi:

　　2传感器选择与布置

　　系统用两路DWY3型非接触式电容测微仪进行模拟量采集。一路用于检测车床主轴回转运动的径向误差;另一路用于工件圆度的在线检测，经数据处理后得到圆度误差;两路脉冲传感器用于检测主轴转角，产生采样位置控制信号。见图1所示。

　　在车床主轴上安装的标准圆环精度较高，其圆度误差值通过预先测量得到，存入系统。通过传感器A对标准圆环回转误差的测量间接得到机床主轴的径向跳动。传感器B用于检测工件圆度误差在敏感方向上的动态分量。两路光电脉冲发生器和码盘(256孔/圈)用于监测主轴转角。

　　3数据采集与处理系统

　　本系统的组成见图2所示，EPROM27128构成的16kB程序存储器，用以存储系统监控程序、数据采样程序、数据处理程序，打印处理程序和一些参数表;62128静态存储器构成的16kB数据存储区，主要作为系统缓冲区和存放两路模拟信号的采样值及经数据处理得到的工件圆度误差值;光电信号经光电接口送入单片机的H SIO和HSI1;两路模拟量采样信号经放大接口电路送入8095单片机的A/DO和A/D1通道。

　　4系统接口电路

　　接口电路见图3所示。系统采用8095单片机为主控制部件，使用了片内四路A/D转换器中的两路，分别实现了主轴回转误差和工件圆度误差信号的A/D变换。系统的量程为0-10μ分辨率可达0.01Nμm，由于DWY 3型传感器在O}lON.,m量程时发出的信号是0-1.7V，而A/D的输入信号范围是0-5v需经一级放大方能满足0.01Nμm的分辨率要求。两路光电脉冲经光藕和74LS221整形后送单片机的高速输入口HSIO和HSII。