振动一般使用测量加速度 a 的传感器进行检测，而且在正弦振动中，a = 2πfv (1)，v = 2πfD (2)式中:D 为二分之一的振动位移量;v 为振动速度;f 为振动频率 。

可见，加速度与振幅的比例关系是频率的二次方。这就是严普强提到，在低频段微米和亚微米位移难以测量的理论依据。而且，国内振动测量领域仍然以电测法为主， 使用如压电式传感器等方式把振动信号转换为电信号进行测量。但是， 电测法由于机理所限无法检测微米级以下的信号。同时， 利用LabVIEW 平台测振的设计当中， 并没有针对光测法这种高精度测量方法进行相应的算法开发。这一现状导致目前在微幅低频测量的精度一般在 3% ~ 5% 左右， 而无法应用于微机电加工等对精度要求高的领域。光测法是一种非接触式测量， 由于其灵敏度极高， 可以对微小振动进行高精度测量 。

激光聚焦式测头及像散法

像散法是光测法的一种主要手段， 测头照射被测物体表面，通过检测光学像散量达到测量物体微振动的目的。在测量的过程中，当载物平台保持恒定， 振动装置发生振动时， 由于振动台表面与激光测头的原焦点之间的距离发生变化， 激光聚焦式测头重新聚焦到新焦点，输出相应的波形信号。首先要求被测振动物体表面在激光束的焦平面附近， 即通过机械升降台大范围上下移动振动平台，使得振源表面形成聚焦光斑。此时测头通过数据采集卡输入到上位机内的数在 0左右。相对于电测法， 由于光测法是在隔振平台上的绝对式测量，其稳定性更好，可靠性更高 。

1 主轴偏心引起的原因

因主轴转速不超过50 r/min (即≤50 r/min)，一般来将只要经过主轴静平衡后，主轴的偏心所能引起的低频振动影响就不会存在，但对于磨轮主轴，必须经过严格的静平衡和动平衡，经单独测试，因磨轮轴在11 400 r/min和7 800 r/min高转速下运转，此时将千分表的表针紧靠在工件轴的定位止口的圆柱面上，并没有产生表针产生任何跳动，同样的方法检测工件轴的端面时也没有跳动，因此，可以判断磨轮轴的高速运转并没有引起工件主轴的共振 。

2 电机运转产生的原因

电机自身由于制造误差而存在的转子偏心引起的微幅振动，这种振动如果和主轴的固有频率之间存在着匹配关系，将导致工件主轴的低频振动。 利用上述同样的检测方法，用千分表检测，可以看出表的指针有极其微小的偏摆;也就是说摆幅不大于千分表最小可视读数的一半，即0.000 5 mm，为了更好的分析由此引起的误差叠加，我们借来了较昂贵的万分表，进行了测试，结果显示振幅大约在0.000 2~0.000 3 mm之间 。

3 主轴刚度与外振源的共振耦合

此共振耦合的检测方法，因受到检测手段的限制，采用了模拟逼近的实验检测法 。

4 导向槽的直线度及与主轴的平行度

零件制造符合图纸要求。但与其相配的导向销开始为了装配方便期间，二者之间的间隙大约取0.05~0.12 mm，经过下述测试方法检测时，但它们对主轴的微幅振动的影响并不是主要原因。 只能引起大约0.000 1 mm的附加微振振幅，当配合最佳间隙在0.016~0.022 mm之间，用万分表几乎检测不到所引起附加微振振幅，但是，这种配合间隙不但大大的增加了制造成本，且使装配效率降低装配难度增加了，从综合效益上去考虑，采用扩大相配件制造公差制造，采用分组法选配安装;使这一问题带到解决 。

5 箱体零件的形状位置精度、及与主轴尺寸公差的配合

间隙的影响经过检验零件的尺寸精度符合要求，但形位公差超差战很大比例;而且不同的装配方法对获得最终精度有一定的影响，逐步检测发现:工件轴的轴承预紧的预紧力和配合间隙对主轴的低频微振动有较大相关性，从下述振动测试内容及方法上可以得到证实并优化 。

6蜗杆减速器的输出轴轴线与其安装定位基准的垂直度

误差引起的附加谐振力的影响这是通过多个原因排除后，发现的最为关键的重要因素，也是反复测试并确证的低频微振的另一主要原因。开始采用的检测方法并没有发现，然而正是这一原因才是导致铣磨机主轴低频微振动最根本原因。所以，一般情况下，不要先下结论去确定主要原因，而应是将一切可能的影响因素全部罗列出来，并经过多次测试、 对比、 筛选后再判定主要原因的影响因素;而且更要关注检测方法自身存在的缺陷，设法改进检测方法 。

1 检测试验设计的原理和方法

为了逐步寻找影响铣磨机低频微振动的主要原因，特制定并实施如下的检测步骤:即单一影响因素对主轴低频微振动影响检测实验;当然这种方法的基本原理来自微分学的基本概念，即首先查看每个单一影响因素对机床主轴的实际影响值;对比各值的大小;其次采用两个因素组合时，查找因素相关性对主轴的低频微振动的影响;并与单一因素作用时的叠加效果进行对比，这样可以区别独立因素和关联因素并能找出主轴的低频微振动主要影响因素，多元函数的偏微分和函数的全微分是符合叠加原理的。 实际上，国外的超精加工机床及加工均采用了类似的设计和控制原理;因此，超精密加工对环境因素的要求越来越高;唯一的区别是测量原理从视觉测量到放大后的显微测量、 到干涉法测量、 再到单频激光干涉测量、 双频激光干涉测量;当接近或达到分子的纳米技术;是否综合以上各种技术才能突破分子级别的准确测量藩篱;国外这方面的研究已取得显著成果并投入使用，这是人类在检测技术领域的另一重大技术突破 。

2 电机运转的影响和共振耦合影响检测

为了检测电动机在不同情况下对工件主轴的低频微振动的影响，设计的检测方法:首先，将电动机安装在铣磨机的不同部位，工件主轴安装在机床上正确的工作处，静态情况下，手轻轻转动工件主轴，用千分表测量的工件主轴端、 径跳动均小于0.001 mm，之后，启动带变频器的电动机可以在不同频率下再次检测工件主轴的端、 径跳动情况，可检测出电机工作的不同频率段对工件主轴的低频微振动的影响，然后采用隔振手段将电机和机床床身隔离开，直至电机自身的振动不引起铣磨机工件轴的附加低频振动为止。 同样，将磨轮主轴安装在机床的正确位置，因磨轮主轴工作转速只有两个基本固定的转速，检测比较容易，实验时，为保证在电网电压发生变化时，不会产生振动现象;采用变频技术，即利用变频器来控制电动机的转速在( 2 880±510 ) r/min，从而 控 制 磨 轮主轴转速在( 11 400±2 000) r/min和( 7 800±1380) r/min范围内波动的情况下，检测对机床工件主轴的低频微振的影响，试验验证了磨轮电机的振动对铣磨机工件轴的低频振动没有影响 。

3 导向槽的直线度及与主轴的平行度误差引起附加的低频微幅振动的检测

在工件主轴端安装一检测心轴，在检测心轴表面通过磁力表架固定一检测万分表，并将表头压在检测心轴的外圆表面，一方面转动工件主轴，另一方面拨动工件主轴的进给手柄，检测工件主轴在全进给行程范围内，观察万分表的径向跳动范围 (注意应除去心轴和主轴自身的跳动量);结果发现零件满足图纸规定的尺寸和位置公差要求时，万分表检测的引起主轴附加的微振振幅时表针几乎不动。这说明此项影响因素对工件主轴的低频微振非常小 。

4 箱体制造的形位误差、主轴轴承间隙和预紧力、蜗杆减速器的制造综合误差等对工件主轴的低频微幅振动的检测对外购的蜗杆减速器首先进行检测，发现蜗杆减速器的轴线对其安装的定位止口端面的垂直度不大于0.005 mm，对其定位止口外圆同轴度不大于0.01 mm，当将这样的减速器和工件主轴连接在一起时，通过转动蜗杆减速器输入轴来检测工件主轴的附件径向跳动，结果发现引起跳动在0.01~0.047 mm，且越远离主轴定位端跳动检测的跳动越大;反之，跳动越小。由于蜗杆减速器的输出端和工件主轴之间是通过内、 外花键连接的，通过分析得知，如果二者之间同轴度误差太大，在蜗杆输出轴转动时，会引起周期性的偏摆，当这种周期性的偏摆激振力通过内花键作用在主轴上时，变引起周期性激振力，而这种激振力随着主轴的刚性增大、 预紧力增大而减小，反之，主轴的微幅振动增大。通过适当的调整预紧力，并合理的装配来减小和消除内、 外花键同轴度误差，最终大大减小甚至消除主轴的低频微幅振动;使机床的加工精度满足精加工的使用要求。工件轴对其轴承箱的定位止口和端面对主轴的径跳、端跳误差的影响也可采用类似的方法检测;装配时可以采用二者之间的互补来减小配合件间的平行误差。

5 装配误差的抵消措施

但发现减速器有较大的制造跳动误差时， 一般制造的减速器精度不高，在0.02 mm以内，控制在0.005 mm以内减速器所占比例很少，对于端、 径跳动在0.005~0.02 mm之间的减速器，我们可以利用所测误差数值，配制工件轴向，只要误差的方向刚好能起到抵消作用时，在不增加任何费用的情况小，可以取得令人满意的精度效果和经济效益。

( 1)如何在不提高原动机制造精度的前提下，降低原动机对机床加工精度的影响，并隔离原动机对工件主轴低幅微振的影响，提高机床的加工精度 。

( 2)利用单一影响因素对主轴低频微幅振动的影响检测，可找出影响主轴低频微幅振动关键因素的原因，通过减小或消除影响低频微幅振动主要因素，减少或消除铣磨机的低频微幅振动 。

( 3)中间传动链的制造精度会影响动力的传递，该动力在要求的装配误差范围内不会产生激振力，但超出某一值时，激振力将明显增加工件主轴的低频振动，合理的调整装配位置或配制某一零件，可以抵消这些制造误差，减小或消除互配零件的同轴度和垂直度误差而引起的干涉 。

( 4)在激振干涉力较小的情况下，采用合理的预紧力和零间隙可以抵消微弱激振力带来的工件主轴的低频振动 。