专利名称：适用于大尺寸气浮球的球度测量装置及其方法
技术领域：
本发明涉及测量技术，具体涉及一种适用于大尺寸气浮球的球度测量装置及其方法。
背景技术：
三轴气浮台依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成的气膜，使模拟台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟卫星等空间飞行器在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。作为空间飞行器运动模拟器，三轴气浮台进行卫星控制系统全物理仿真实验检验系统的性能，是空间飞行器研制过程中的重要手段和方法。
三轴气浮台的核心设备是气浮球轴承，气浮球轴承的球度是其加工和使用中最关心的关键技术指标之一，对于小尺寸的气浮球轴承，用三坐标机就可以测量，国家也出台了相应的测量规范，但是对于大尺寸的气浮球轴承(Sc5500mm以上)的测量技术还不成熟，目前三坐标机的测量范围受限，因此不能应用常规三坐标机测量法。而无论是加工还是使用，对于高精度的球轴承必须进行球度的检测，因此大尺寸气浮球的球度测量具有重要的研究价值和应用前景。经检索文献发现，中国发明专利申请号200610125076. 2，专利名称为“一种高精度球度气动测量系统”，该发明采用多测头相对测量方法，目的是测量球面或球窝工件的球度和半径，但系统设计复杂，其所用量规对于一般尺寸的球还可以使用，但对于大尺寸的球测量，这种量规的设计本身就是一个难题，另外其精度受测量本身的限制，难以达到微米级高精度。中国发明专利申请号200610118486. 4，专利名称为球度的检测装置及其方法，该发明采用常规千分表配合弦规杯测量球度，由于高精度的气浮球不能允许外接触式测量方式，并且这种测量方案难以达到高精度，因此该方法不适用于高精度气浮球的球度测量。蒋庄德，武自芳，苑国英等在其论文“球度误差测试系统的研究”(发表于计量学报，1996年，17卷，第4期，页码266-268)中，提出了一种基于圆度仪三点气浮球体分度装置的球度误差检测方案，但由于三点气浮球体分度装置采用气浮三点支撑球体，而大尺寸气浮球的自重很大，这种装置不能满足这类大尺寸气浮球的检测需要，即便是在增加支撑点的情况下要支撑起气浮球也会引发嘯叫导致无法测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对大尺寸气浮球轴承的球度测量装置及方法。本发明的目的是这样实现的一种适用于大尺寸气浮球轴承球度测量装置，它是由单轴气浮台(I)、调心机构(2)、旋转工装(3)，测微仪(4)组成，其特征在于单轴气浮台(I)安装于地基上，调心机构(2)置于单轴气浮台(I)的载重平台上，旋转工装(3)安装在调心机构(2)上，测微仪(4)安装于地基基座上。本发明还具有如下特征
一种使用如上所述的适用于大尺寸气浮球轴承球度测量装置实现的大尺寸气浮球轴承球度测量方法，如下步骤一给单轴气浮台和调心机构通以高压气体；步骤二 将气浮球轴承安装于旋转工装上；步骤三通过调心机构使气浮球轴承的中心和单轴气浮台的中心重合；步骤四调整测微仪使之测量端面对准气浮球的赤道圆；步骤五绕竖直轴旋转单轴气浮台至15° i位置，i = 0,1,2... 23，测微仪测量其测头与球面的距离并记录测微仪的读数Cl1 (i) (i = 0，1，2，. . .，23)，测量过程中测微仪的敏感方向始终指向球心；步骤六调整旋转工装使气浮球绕过球心的水平轴旋转15°，分别处于-15°和+15。；步骤七绕竖直轴旋转单轴气浮台至15° i位置i = 0,1,2... 23，测微仪测量其测头与球面的距离并记录测微仪的读数CljQ) (j = 2，3 ;i = 0,1,2, ...，23)，测量过程中测微仪的敏感方向始终指向球心；步骤八对测量数据进行处理得到球的球度误差
权利要求
1.一种适用于大尺寸气浮球轴承球度测量装置，它是由单轴气浮台(I)、调心机构(2)、旋转工装(3)，测微仪(4)组成，其特征在于单轴气浮台(I)安装于地基上，调心机构(2)置于单轴气浮台(I)的载重平台上，旋转工装(3)安装在调心机构(2)上，测微仪(4)安装于地基基座上。
2.一种使用权利要求I所述的一种适用于大尺寸气浮球轴承球度测量装置实现的大尺寸气浮球轴承球度测量方法，其特征在于，方法如下 步骤一给单轴气浮台和调心机构通以高压气体； 步骤二 将气浮球轴承安装于旋转工装上； 步骤三通过调心机构使气浮球轴承的中心和单轴气浮台的中心重合； 步骤四调整测微仪使之测量端面对准气浮球的赤道圆； 步骤五绕竖直轴旋转单轴气浮台至15° i位置，i = 0,1,2... 23，测微仪测量其测头与球面的距离并记录测微仪的读数Cl1 (i) (i = 0，1，2，. . .，23)，测量过程中测微仪的敏感方向始终指向球心； 步骤六调整旋转工装使气浮球绕过球心的水平轴旋转15°，分别处于-15°和+15。； 步骤七绕竖直轴旋转单轴气浮台至15° i位置i = 0,1,2... 23，测微仪测量其测头与球面的距离并记录测微仪的读数+( ) (j = 2，3 ;i = 0,1,2, ...，23)，测量过程中测微仪的敏感方向始终指向球心； 步骤八对测量数据进行处理得到球的球度误差
全文摘要
本发明公开了一种适用于大尺寸气浮球轴承球度测量装置及其方法。在单轴气浮台的仪表平台上安装调心机构、旋转工装和测微仪，将气浮球安装在旋转工装上，通过调心机构将气浮球的中心和单轴气浮台的中心重合，通过旋转工装调整测微仪的测量位置，旋转单轴气浮台同时通过旋转工装调整测微仪相对于球的测量位置，最后根据测量数据可以获得球的球度误差。本发明可以实现对大尺寸气浮球的高精度球度误差测量。
文档编号G01B5/20GK102944164SQ20121051016
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者夏红伟, 李莉, 任顺清, 马广程, 王常虹, 曾庆双, 奚伯齐, 李清华 申请人:哈尔滨工业大学