[发明专利]用于测量加载状态下高精度气浮导轨变形的方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于测量加载状态下高精度气浮导轨变形的方法及装置，本发明方法包括将一块反射平晶置于导轨工作面上方且与导轨工作面保持45°角，通过波面干涉仪通过反射平晶向加载情况下的气浮导轨的工作面发射干涉激光光束，并将加载情况下的气浮导轨的工作面的面形误差通过反射平晶反射回波面干涉仪接收端，得到加载情况下的气浮导轨的工作面的单个位置的变形，并将各个位置的变形拼接得到气浮导轨全行程的变形测量结果。本发明能够实现使用光学玻璃材料的高精度气浮导轨的变形测量，测量过程简单，测量结果可靠，测量精度高，可方便对高精度导轨的研制。

技术领域

本发明涉及机床研制过程中导轨形变误差的测量技术，具体涉及一种用于测量加载状态下高精度气浮导轨变形的方法及装置。

背景技术

目前导轨大多是由金属、大理石陶瓷等材料加工制成，常见的导轨有滚珠丝杆滑动导轨、液体静压导轨和气体静压导轨三类。对于气体静压导轨而言，由于气体本身的特性，包括振动小、粘性低、不易发生爬行、热稳定性好并且不污染环境等优点，使气体润滑这一技术能很好的适用于精密、轻载、高速的加工检测运动平台中，在载荷变动较小的超精密加工机床和测量机以及精密机械中，现已普遍采用空气静压导轨，并且随着高新技术的发展，近数十年来对精密及超精密加工和测量设备的需求不断增长，这就使得空气静压导轨得到了广泛的应用。若仍然采用金属、大理石、陶瓷等材料作为导轨工作面，但是这类材料属于不透光介质，导轨的形位误差仍然需要使用传统的坐标测量机进行检测，直接影响了导轨的运动精度。为了获取高精度的运动基准，导轨的工作面不仅需要良好的面形，各工作面形还需较高的形位精度。因此创新性的提出使用光学玻璃材料作为导轨基准，这样就可以通过光学加工和光学测量的方式使导轨各工作面以及形位误差达到亚微米精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于测量加载状态下高精度气浮导轨变形的方法及装置，本发明能够实现使用光学玻璃材料的高精度气浮导轨的变形测量，测量过程简单，测量结果可靠，测量精度高，可方便对高精度导轨的研制。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于测量加载状态下高精度气浮导轨变形的方法，包括：将一块反射平晶置于导轨工作面上方且与导轨工作面保持45°角，通过波面干涉仪通过反射平晶向加载情况下的气浮导轨的工作面发射干涉激光光束，并将加载情况下的气浮导轨的工作面的面形误差通过反射平晶反射回波面干涉仪接收端，得到加载情况下的气浮导轨的工作面的单个位置的变形，并将各个位置的变形拼接得到气浮导轨全行程的变形测量结果。

可选地，所述单个位置是指气浮导轨工作面的一段，且相邻两段之间存在重叠区域。

可选地，所述重叠区域的长度不小于10mm。

可选地，所述反射平晶表面设有镀膜，且镀膜层的发射率大于90％。

此外，本发明还提供一种用于测量加载状态下高精度气浮导轨变形的装置，包括支撑平台和分别安装在支撑平台上的波面干涉仪、导轨预紧机构和夹具，所述夹具上安装有反射平晶，所述反射平晶置于导轨预紧机构的导轨安装位上方且与水平面保持45°角倾斜布置，所述波面干涉仪的光输出端通过反射平晶发射到导轨安装位、且在导轨安装位安装有被测量的气浮导轨时加载情况下气浮导轨的导轨工作面的面形误差通过反射平晶反射回波面干涉仪接收端。

可选地，所述反射平晶的口径小于导轨的长度。

可选地，所述反射平晶表面设有镀膜，且镀膜层的发射率大于90％。

可选地，所述夹具的底部设有垫高块和安装调整台，所述夹具依次通过安装调整台、垫高块安装在支撑平台上，所述夹具和安装调整台之间固定连接，所述垫高块固定安装在支撑平台上，所述安装调整台上设有多个呈阵列状分布的螺纹孔，且所述安装调整台分别通过多根穿过螺纹孔的螺栓固定在连接在垫高块上，且所述螺栓上套设有复位弹簧，所述复位弹簧一端抵触在垫高块的顶面、另一端抵触在安装调整台的底面上。