空气静压止推轴承球头支承对坐标测量机重复性及示值误差的影响

　　摘　要：本文概述了坐标测量机中的空气静压轴承球头支承是影响空气静压轴承与气浮导轨具有恒定气浮间隙的重要因素，同时对于保证测量机动态定位精度也起着至关重要的作用，因而对坐标测量机的重复性及定位示值误差的影响是至关重要的。
　　关键词：空气静压止推轴承；重复性；示值误差；坐标测量机
　　1　空气静压止推轴承结构原理
　　空气静压止推轴承是以压缩空气通过节流小孔（或节流沟槽），进入轴承与导轨的接触面之间形成压力气膜产生气浮间隙，从而使各部件能够相对各自导轨实现无摩擦运动。因空气静压止推轴承承载能力和气膜刚度较低，所以空气静压轴承除自身的设计应满足要求外，还应严格保证供气压力的稳定以避免气压的波动，气压的波动会造成气浮间隙的变化，从而使得坐标测量机的重复性及定位示值误差受到严重的影响，所以保证恒定的气浮间隙是至关重要的，这就要求空气静压止推轴承与导轨间的予载力是恒定的，这些都是依靠其固定在各移动部件上的球头支承1、7对合格的碟形弹簧及空气静压止推轴承稳固有效的刚性支承来保证的，参见图1。据此可以认为：这种球头支承是坐标测量机的一个十分关键的零件，它对测量机重复性及定位示值误差的影响很大，直接影响着整机的质量指标。
　　通常予载碟形弹簧及气浮轴承3、6对于球头支承1、7的Z重要的要求是支承刚度稳固有力，因而予载荷球头支承1、7不是通过刚度较差的螺旋弹簧而是通过在各类弹簧中支承刚度Z高的碟形弹簧与气浮轴承3、6接触，其目的是保证定位球头支承1与定位气浮轴承3始终保持无间隙的刚性的紧密接触在一起，以达到球头支承对予载碟形弹簧及气浮轴承进行支承时，动作效率快，精度高，支承刚度强，从而实现对其进行Z强有力的支承。以保证正常的气浮间隙，这样才能做到测量机对于供气压力波动变化不敏感，并达到很好的抗震性能，从而使测量机的重复性及示值精度指标得到很好的保证。
　　但当润滑油膜存在于气浮轴承支承球窝与支承球头之间时，可以看出其支承刚度明显的降低，其动作效率和精度也就很难得到保证，由于定位球头支承与定位气浮轴承不能紧密接触在一起，因而当供气压力产生波动时，气浮压力也会随之产生波动，气浮轴承与气浮导轨的相对面之间存在着一定程度的相对运动，也就使得测量机对于供气压力波动变化非常的敏感，使得气浮间隙的恒定不能得到很好的保证，故大大的降低了测量机的抗振性能。定位气浮轴承的动态定位精度也受到影响。
　　2　重复性试验分析
　　表1是在测量机定位球头支承与定位气浮轴承的接触处存在润滑油膜时，测量机检测标准球十次，通过对其球径偏差（球直径SФ19.86mm，圆度0.0004mm）及球心坐标偏差的测量，检测其重复性的一组记录。
　　正常情况下，测量机重复性≤0.004mm，表1所示测量结果严重超差，而且测量结果出现无规律的突变现象，表1中带下划线的为测量数值结果产生突变时的测量数据，图2、图3、图4和图5是根据表1绘制的检测标准球直径及球心X、Y、Z坐标值重复性偏差曲线图， 在重复性指标严重超差的情况下，测量机后面的其它检测程序及修正工作都是进行不下去的。
　　表2所示测量结果表明测量机重复性指标合格，图6是根据表2绘制的检测标准球直径及标准球球心X、Y、Z坐标值重复性偏差曲线图，在图6各曲线中，粗实线、细实线、虚线、点画线分别表示十次检测标准球直径D、球心X坐标，球心Y坐标、球心Z坐标的重复性偏差曲线，其曲线图表明在整个测量过程中测量数值没有产生突变的现象。
　　另外，还应保证气浮间隙调整螺丝8与固定螺母9的螺纹连接尽可能无间隙，使两者之间在外力作用下（气源压力产生波动时）无窜动现象，球头支承1、7始终对气浮轴承3、6起到稳固的支承。同时气浮间隙调整螺丝8的调整应使碟形弹簧在有效变形范围内，使球头支承1、7加到碟形弹簧及气浮轴承上的力是恒定的，以保证气浮轴承受到Z佳的予载力，当供气压力波动及予载力发生变化时，气浮间隙变化Z小，从而始终保证正常恒定的气浮间隙并使得气浮刚性Z大，这也是保证测量机重复性及示值精度指标一个很重要的环节。
　　参考文献
　　[1]王为农,王正强等.JJF1064-2000坐标测量机校准规范.中国计量出版社,2000年
　　[2]张国雄等.三坐标测量机.天津大学出版社,1999年
　　[3]庞志成.液体气体静压技术.黑龙江人民出版社,1981年