主轴回转轴线间垂直度的测量

　　主轴回转轴线间的垂直度是各种精密转台(惯导测试设备)的机械台体综合检测中的一项重要指标,它的精度要求很高。例如:我们单位研制的国有重点科研项目C-139三轴精密转台,其内框与中框回转轴线间的垂直度及中框与外框回转轴线间的垂直度均要求小于1″。因此对其进行测试,必须采用更高精度的测量手段。同时在分析测量结果时,一般情况下可忽略造成测量误差的因素,在这里是不能忽略的。这就给测量过程和数据处理增加了难度。本文结合科研生产实践介绍一种主轴回转轴线间垂直度的检测方法——双镜反向法。

　　1　主轴回转轴线间垂直度的定义

　　主轴回转轴线间的垂直度问题与形位公差中规定的两轴线间垂直度问题概念不同。因为回转过程中的主轴回转轴线受轴系误差运动的影响,其位置随时在变化。为方便定量地描述两正交主轴在空间的相互位置,需引入两主轴回转轴线间的垂直度的概念。目前,学术界对此有两种不同的见解:

　　一种观点认为应采用两主轴轴线平均线间的夹角与90°的差值来评定两主轴回转轴线间的垂直度。

　　另一种观点认为应以两主轴瞬时回转轴线间的夹角90°差值中的最大值来评定两主轴回转轴线间的垂直度。我们认为在转台实际工作过程中,对转台某一状态下的测试精度造成直接影响的是两主轴瞬时回转轴线间的位置关系。因此,在对转台的主轴回转轴线间的垂直度测试时,我们采用第二种评定方式。

　　2　测试原理

　　假设测试AⅠ、AⅡ两主轴回转轴线间的垂直度。可通过其中一个主轴(例如AI轴)轴线装夹两个平面反射镜。两个平面反射镜的镜面法线尽可能调整平行(允许小角度)。在选定的测量平面内,建立一个固定的直角座标系,并使座标平面XOY平行于选定的测量平面(见图1)。

　　光电自准直仪首先对准平面反射镜I,此时在光电自准直仪视野内的AI轴的瞬时回转轴线位置为O1,读数为a1(见图2)。AI轴围绕AⅡ轴旋转180°,这时光电自准直仪对准平面反射镜Ⅱ,在光电自准直仪视野内的AI轴的瞬时回转轴线位置为O2,读数为a2。那么H=Δ(A/2)=(a2-a1)/2,即为AI、AⅡ两主轴瞬时回转轴线间的垂直度。

　　3　测试方法

　　下面以C-139三轴精密转台的中框与外框回转轴线间的垂直度检测为例,介绍这种测试方法。

　　3.1　仪器布局

　　所使用的仪器有TA80光电自准直仪、自准直仪(分度值为1″)、标准四方铁(2″)、双面金属反射镜及调整夹具等专用工装。仪器布局见图3。

　　3.2　调整与测试