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国检中心在超精密机床检测领域取得显着研究进展
信息来源:固检中心作者: 杨川贵/唐强发布日期: 2019-05-16浏览次数:289次
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随着机床检测精度向着亚微米甚至纳米级检测方向发展,其对机床检测技术提出了更高挑战。在四川省重点研发项目“精密、超精密机床运行态精度检测技术与装置”支撑下,国检中心(以下简称“中心”)开展了超精密机床线性轴运行态全自由度精度检测、回转轴全姿态运动误差检测等技术研究,并取得了显着进展,具体如下所示。

(1)机床直线运动全自由度误差检测技术

在确定测量系统方案基础上,中心建立了考虑动静态误差的机床直线运动全自由度误差检测测量误差分析模型,并在精度影响机理分析基础上进行了系统优化,最后形成了包括测量系统硬件、同步数据采集系统、直线轴全自由度精度评估软件的检测系统,如下图所示:

并以某超精密机床为测试对象进行系统功能验证(见上图),结果表明该系统可实现线性轴直线度偏差与角度偏差一次性、高效测量。

此外该系统重复测试结果如上图所示,其表明:该系统的直线度偏差重复性测试精度(2σ,置信水平95%)可达60nm,角度偏差重复性测试精度(2σ,置信水平95%)可达0.092″。同时,借助GUM测量不确定度评估方法,该系统在500测量长度上的直线度测量不确定度可达0.1μm、角度偏差测量不确定度可达0.62″。

(2) 回转轴线全姿态运动误差检测技术

在确定测量系统方案基础上,中心通过进行测量精度影响机理分析和测量系统精度优化,形成了多功能的回转轴线全姿态运动误差检测系统,该系统可实现轴线回转精度定时与定角测量、标准球圆度与转轴径向运动误差分析。

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当采用不同标准球对某转台进行测试时,结果表明测量系统分离所得转轴径向运动误差曲线一致,并且分离所得标准球圆度与其校准结果一致;同时,重复测试结果表明系统重复性测试精度(2σ,置信水平95%)可达30nm,轴线径向运动误差分离精度可达30nm;此外,采用GUM方法对系统测量不确定度进行评估时,其可达35nm。

综上可知,中心研制的机床线性轴运行态全自由度精度检测技术与回转轴全姿态运动误差检测技术已达到超精密机床检测要求,可为超精密机床性能验证与分析提供有效、可靠手段;后续中心将继续进行该系统产品化设计,以促进研究成果的推广应用。

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