超精密氣浮轉臺誤差分析及補償研究.pdf

1、超精密加工機床是一種用來加工高附加值產品及零部件的設備。作為超精密加工機床的核心部件，氣浮轉臺性能的優(yōu)劣決定了機床的可靠性和精度，是提高所加工零部件精度的基礎。在眾多高新技術領域中，許多高附加值的產品及零部件都具有非常復雜的幾何形面和納米級精度，因此對納米級加工精度的要求不斷提高，相應地需要精度更高的氣浮轉臺系統(tǒng)。然而，氣浮轉臺位置精度的提高卻受到以軸系誤差和齒槽波動為主的影響，而所述誤差的減小又受到工藝水平條件的限制。因此，構建軟件補

2、償系統(tǒng)是必要的，這種方法不僅能夠減弱或消除誤差影響，而且響應迅速、易于轉臺系統(tǒng)的集成，對研制結構簡單且性能優(yōu)良的氣浮轉臺具有重要意義。
　　本文針對氣浮轉臺精度問題，分析了影響氣浮轉臺位置精度的主要因素：氣浮轉臺運動系統(tǒng)軸系誤差、力矩電機齒槽轉矩。常見的運動系統(tǒng)軸系誤差包括偏移誤差和傾斜誤差，本文得出了偏移誤差對氣浮轉臺運動軌跡和位置精度的影響規(guī)律以及傾斜誤差對氣浮轉臺運動軌跡和測量面圓度的影響規(guī)律。分析了軸系誤差對圓光柵測角系統(tǒng)

3、造成的影響，圓光柵尺偏心會引起莫爾條紋明暗變換的次數發(fā)生周期性變化；圓光柵尺傾斜不僅會改變明暗莫爾條紋的間距，而且將導致莫爾條紋的明暗變換次數發(fā)生變化。針對氣浮轉臺力矩電機，通過Maxwell2D模型仿真得到了齒槽轉矩曲線，與實測曲線一致；優(yōu)化了極弧系數和槽口寬度以達到削弱力矩電機齒槽轉矩的目的，并通過仿真驗證了所設計方法的有效性。為了分析誤差對轉臺的影響，首先搭建了以主軸回轉分析儀為主的測試系統(tǒng)，對轉臺的實時位置精度進行了測試。測試數