TL73型圆度仪的改造

　　近年来,我国精密机械、汽车、轴承等行业技术和规模发展非常迅速,目前精密机械加工业已突破了0.01μm的进给技术,0.01μm圆度的加工技术和纳米级的粗糙度加工技术,使我国精密机械加工技术进入世界先进水平的行列。圆度仪是机械加工中不可缺少的检测设备,其精度制约着机械加工精度。我国20世纪60年代以来曾进口了数以百计的圆度仪,其中绝大多数是英国RTH公司生产的圆度仪。随着时间的推移和技术的进步,这些圆度仪电气部分已经老化损坏,但机械部分尚可使用。本文针对TL73型圆度仪的结构提出了改造方案,通过对TL73型圆度仪进行电气系统改造,并增加主轴误差分离系统,可以有效提高仪器的测量精度,满足高精度测量的需要。

　　1 总体方案

　　通过充分的调研,确定在TL73圆度仪的机械基础上,重新设计电气系统和数据处理系统,完成圆度测量的所有功能要求;并采用主轴误差分离技术,提高仪器的测量精度。

　　电气部分由多功能前置电路卡、电脑系统及专用软件3部分构成。前置电路卡插入电脑箱内,由电脑直接控制将传感器感应到的被测工件轮廓位移信号实时地转换成数字信号,通过各种运算,得到所需要的如最小二乘圆、最小区域圆、斜率分析、谐波分析等各类参数。并利用电脑屏幕进行菜单提示、人机对话、图形数据显示,最后用绘图打印机打印图形及数据。

　　改进设计除了具有制作简单、可靠性高、工艺性好、互换性好等优点外,最大的特点是功能可扩充性好。仅增加软件即可实现如同轴度、波纹度测量等功能,达到成本低、升级换代快的目的。

　　2 电气部分的工作原理

　　如图1所示,前置电路卡的电路由电感式传感器前置电路、程控放大器、模数转换电路构成位移信号转换系统,其作用是将传感器感应到的被测工件的位移信号等比例转换为电压信号,再转换为计算机可识别处理的数字信号。由接近开关电路、锁相倍频电路、计数器、缓冲器构成相位跟踪系统,其作用是在主轴旋转过程中,每旋转1周产生1024个均分的脉冲信号,计算机根据脉冲信号对被测工件进行每周1024个均匀采样。

　　TL73圆度仪专用软件控制电气硬件系统进行轮廓采样,后经过消偏心、数字滤波等各种运算,得到所需的各种圆度值及分析数据。

　　3 主轴误差分离

　　3.1 主轴误差分离方法及原理

　　主轴误差分离方法有多种,基本可以分为2类:第1类是转位法,又称多位法或多步法,是按一定的规律把标准工具球转位后进行多次测试,经数据处理后分离主轴和球的误差;第2类是多测头法,通过安装2个或更多的测头(传感器)同时进行测量,经过数据处理也可以进行误差分离。