空气静压球面轴承主轴回转精度测试研究

Test on Rotation Precision of Aerostatic Spherical Bearing S SpindleXia Huan，Tao ji-zhong(Institute of Mechanical Manufacturing Technology，China Academy of Engineering Physics，Mianyang 621900，China)Abstract：The structure of aerostatic spherical bearingspindle is introduced firstly，and three structure improvementmethods are given to improve performance.Then the measuring methods are put forward for rotation precision of spin-die，and the rotation of air spindle is tested.Aiming at the radial rotation eror，axial movement error and angle swingerror，the first harmonic elimination method is used to eliminate instalation eccentricity，the test result is comparativelyidea1.The rationality of the structural design is verified。

Key words：air bearing S spindle；rotation precision；instalation eccentricity；round error自20世纪 60年代以来，随着原子能、航天、微电子、信息及生物工程等新兴科学技术的发展，加工精度越来越高，从毫米到微米、亚微米，现在已经发展到纳米水平，并向着原子晶格尺寸(亚纳米)水平迈进 J。加工精度的高指标，使得对加工机器和测量仪器的精度要求越来越高，进而推动了高精度加工设备的发展。气体静压轴承作为高精密加工、测量设备主轴系统的重要组成部分，得到了深入研究和广泛应用。

机床主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，其误差直接影响着机床的整机性能和被加工工件的加工精度。试验结果表明 J：精密车削的圆度误差约有30% ～70%是由主轴回转误差引起的，而且精密车削所用的机床精度越高，工件圆度收稿 日期：2012-11-29；修回日期 ：2013-O1-30作者简介：夏欢(1981-)，男，工程师，硕士研究生 ，主要从事空气静压轴承结构设计及性能测试方面的研究工作。

误差中由主轴回转误差所引起的比例越大。主轴的实际回转中心线对其理想回转轴线的偏离，广义地称为主轴的回转误差 J。在理想情况下，主轴回转轴线的空间位置，相对于某-参考系统(如刀架)而言，是不应随时间变化的。而在实际工作中，由于主轴部件制造精度和刚度的影响，主轴回转轴线的空间位置总是在变动的，即总是存在着回转误差 。因此，对机床特别是精密机床的主轴回转精度的研究具有重要意义。下文首先介绍了空气静压球面轴承的结构和提高性能的改进方案，然后分别对径向回转误差、轴向窜动误差和角度摆动误差进行了测量。

1 气体静压球面轴承主轴结构气体静压球面轴承主轴系统结构如图 1所示，主要由壳体、节流器、球面半球、转子、调整垫片和动平衡校正盘组成。为了保证密封，球面节流器与壳体之间采用圆锥面配合，再用压紧端盖将节流器压紧在壳体上；安装前预装配转动部件，