大型回转工作台测量技术及不确定度分析与评定

    角度计量是计量科学的组成部分之一。在市场经济的条件下,如何走出实验室,运用于生产实践,服务于生产厂家,使之产生一定的社会效益和经济效益,是摆在我们计量工作者面前的一项重要课题。随着改革开放的深入发展,对角度测量的要求也日益增多。本文就对某厂生产的大型立柱式专用机床工作转台进行的一次测量实例,阐述大型回转工作台的测量技术和工作要点,以及对测量结果不确定度的分析与评定。

    一、测量要求及环境条件

    为了提高机床的加工精度,该厂从国外引进一套分辨率为1″的光栅数显装置。该装置与机床联机调整好后,通过按钮可方便地进行正、反向旋转和定位。定位准确与否,直接影响到工件的加工精度。因此,机床大型回转工作台定位的准确度是要解决的主要问题。

    机床回转工作台直径约6.3m,上面安装着4个高约0.5m大型靠座,以固定工件之用。工作台外延为宽约0.2m的排流沟。厂房内光线充足。

    二、测量工艺设计与实施

    现场测试受场地的制约,温度、湿度、振动、光线等不易控制。然而这些环境因素对测量结果均有不同程度的影响,应考虑周全,以满足测量要求。

    1.环境条件的建立

    现场光线太强,为避免杂散光对光学仪器成像质量的影响,必须采取避光措施;为避免空气流动对测试仪器的干扰,在测试期间厂房的门窗应尽量关闭。对于环境温度及其波动情况,经观测,可满足测量要求。

    2.测量方法的确定

    机床定位准确度可用机床示值误差来表示。其测量方法可参照分度台的检定方法进行。

    机床的示值误差Δ主要由光栅盘的误差Δ1和数显装置误差Δ2以及机床主轴启动或停止时产生的爬行或阻滞现象所引起的转角微动误差Δ3组成。其合成公式为:

    3.测试仪器的选择与安装

    测量装置主要由正多面棱体和自准直仪组成。正多面棱体的面数根据测量间隔的要求合理选择,工作面应具有良好的反射性能,以保证长距离工作时反射像的质量。自准直仪的工作距离应大于机床回转工作台半径与排流沟宽度之和,测量范围尽可能大,以便于调整和测量。

    整套装置的平面设置示意图如图1所示。

    正多面棱体和自准直仪的安装正确与否,直接影响测试结果的准确性。要想得到满意的测量结果,整套测量装置的安装是关键。这是由于正多面棱体工作面平面度和工作面对定位面垂直度的存在,若自准直仪照准工作面的部分不同,便会产生不同的测量结果。棱体工作角偏差的检定结果不能在使用中复现,计算测量结果时,此项误差被直接引入。还要考虑其他影响测量的因素,例如,为避开工作台上4个大型靠座,测量轴线要高于工作台平面0.5m;测量仪器的防振问题等。