预载碟形弹簧对坐标测量机定位示值误差的影响

　　对坐标测量机进行精确的定位误差修正,直接影响着坐标测量机的示值误差。而在气浮空气轴承中起预载荷作用的碟形弹簧能否发挥其正常应有的作用,将直接关系到气浮坐标测量机定位误差的精确修正,因此可以说,预载荷碟形弹簧是气浮坐标测量机中最重要的零件之一,但其重要程度在对其最初设计以及加工工艺安排乃至安装调试过程中却往往不被人们引起足够的重视。

　　在坐标测量机中支承空气轴承的各基面或各导轨的表面是很优良的导轨面,各相关部件是在空气轴承的气浮作用下相对这些优良的导轨面进行无摩擦的位置移动,从而实现完成测量任务的。经过预载荷的空气轴承对供气的变化具有相应的回弹力,而预载荷空气轴承中的碟形弹簧具有缓冲、吸震、储存能量及变刚性实现动态平衡的作用。若预载荷碟形弹簧在气浮空气轴承中不能够起到其应有的作用,那么坐标测量机测量基准的定位误差很难在调试过程中得到精确的修正,因而坐标测量机示值误差的精确程度必将受到严重影响。

　　碟形弹簧是用钢板冲压成形,外形是截圆锥形状,按照有关国家标准的规定,较为理想的碟形弹簧如图1所示.

　　当压缩空气通过节流小孔(或节流沟槽)进入空气轴承而形成压力气膜(参见图2),支撑各相应部件相对各自导轨实现无摩擦运动时,在预载荷气浮轴承中的碟形弹簧受到来自压力气膜作用下的轴向载荷,于是碟形弹簧截面的锥底角θ减小(见图1),碟形弹簧产生轴向变形λ,其轴向尺寸H变为H-λ,从而产生弹性能量与气浮压力保持动态平衡,使其保证气浮轴承相对各导轨的表面之间的气膜厚度为λ/2,保证了坐标测量机动态测量过程中各刚性体的刚性稳定,以达到定位误差的精确修正,提高示值的准确度。当碟形弹簧不能正确产生轴向变形λ时,则压力气膜迫使坐标测量机的刚性体在气浮轴承与移动导轨的法向方向之间产生刚性变形,不能保证测量过程中所必须具有的气膜厚度,坐标测量机在刚性体的刚性受到破坏的状态下进行动态测量是保证不了定位误差的精确修正的,更谈不上示值的准确性与重复精度。

　　图3,图4,图5为预载碟形弹簧不能正确产生轴向变形λ时,用多普勒激光器对坐标测量机测量基准(金属光栅尺)进行定位误差修正,所测数据绘制的定位误差修正曲线图,其中横坐标表示坐标测量机沿X轴每隔50mm为一段的坐标值,纵坐标表示与其对应的测量基准定位误差修正值。图3所示为X轴测量基准从横坐标为450mm处至坐标原点每隔50mm为一段从右至左时定位示值与激光器示值的偏差曲线。

　　图4是根据图3计算出的X轴坐标原点至正向450mm,X轴测量基准(金属光栅尺)每隔50mm为一段定位误差累积修正值,其纵坐标测量基准定位误差修正值数据的计算见表1。