科技创新 ２０１３年第２５期Ｉ科技创新与应用 激光干涉仪在测量数控机床位置精度上的应用 段伟飞 （陕西省机械研究院．陕西成阳７１２０００） 摘要：本文通过对Ｒｅｎｉｓｈａｗ ＸＬ一８０型双频激光干涉仪的基本构成和工作原理的简单介绍，结合使用它对汉川机床有限公司生 产的ＸＨ７１４Ｄ型立式ｈａ．ｚ．中心的位置精度的测量、检测结果的评定以及螺距误差的补偿，从而掌握激光干涉仪在测量数控机床 位置精度上的使用技巧，最终达到提高数控机床的ｈａ．ｖ＿精度的目的。 关键词：激光干涉仪；位置精度；评定；螺距误差补偿 １基本构成和工作原理程序 ＸＬ－８０型双频激光干涉仪它由ＸＬ激光头、三脚架和云台、ＸＣ环境 程庄墨 程序 程庄昱 捏庄 程庄呈 程庄 补偿单元、空气温度传感器和材料温度传感器、线性测量光学镜组、光 Ｎ０００１ Ｇ００ Ｘ．４．： Ｑ 三 Ｇ０４ Ｐ４０Ｏ０： Ｑ￡ Ｇ００ Ｘ４００． ：学镜安装组件以及系统软件构成。它以激光波长为已知长度、利用迈克 耳逊干涉原理来测量数控机床的线眭定位精度和重复定位精度、角度 的俯仰和偏摆、直线度、垂直度、平面度以及旋转轴，工作台的角度定位 测量。 ２位置精度的测量 以测量汉川机床有限公司生产的型号为ＸＨ７１４Ｄ、数控系统为 ＦＡＮＵＣ ｏｉ的立式加工中心的ｘ轴位置精度为例： ２．１首先要对整个机床的水平进行调平，然后启动机床进行１５分 钟的空运转，接下来让ｘ轴、Ｙ轴、ｚ轴三轴回零。 ２．２按照图１所示的布置方式进行激光干涉仪的布置。 图１激光干涉仪的布置 ２＿３开启ＸＬ激光电源，进行大约６分钟时间的预热。 ２４使用光靶快速准直激光束。 ２．４．１沿着运动轴将机床推离激光头，直到看到光束开始移开光靶。 当只有一半的光束仍然击中白点时停止移动机床。 ２４－２用三脚架台左后方的小旋钮，调整激光头的角度偏转，以使光 束横扫过白色光靶。继续移动光束，直到它位于相反方向离中心的距离 相同。用三脚架台左边中问的大旋钮，调整激光头水平平移，使光束返 回光靶的水平中心线。 ２．４．３注意激光束在目标上的垂直位置，使用激光头后方的指形轮 来调整其旋转步长，使光束垂直扫过目标。调整指形轮，直到光束位于 相反方向离目标中心的距离相同的位置。 ２．４．４使用三脚架中心主轴上的高度调整轮来将激光头上下移动， 直到光束再一次击中目标中心。另外，此时，可能有必要进行另外一个 较小的水平回转调整，以使激光束返回到该目标的中心。 ２．４．５现在沿着运动轴继续推离机床。当您看到激光头移开目标时 再一次停止。重复步骤２．４．１到２．４．４的激光器准直调整，直到您达到轴 的末端。达到轴的末端时，将机床移回激光器，来到轴的起点。若光束不 再位于光靶中心，则水平平移激光器。使光束回到光靶的垂直中心线。 ２．４．６然后，垂直平移激光头，使光束回到光靶的中心。此时，可能有 必要进行另外一个较小的水平回转调整，以使激光束返回到该光靶的 中心。 ２．４．７重复步骤２．４．１到２．４．６操作，直到光束在整个运动轴范围内 都能保持在光靶的中心。 ２．５编制测量运行程序 设置激光干涉仪软件，准备采集数据。机床ｘ轴回原点后’执行以下 Ｎ０００２ Ｇ０４ Ｐ２０００： Ｎ００１４ Ｇ００Ｘ５００： Ｐ４０００： Ｎｏ０Ｏ３ Ｇ００Ｘ０： Ｎｏｏ１５ Ｇ０４Ｐ４ＯＯＯ： Ｎｏ０２７ ＧｏｏＸ３ｏｏ．： Ｎ０００４ Ｇ０４ Ｐ４０００： Ｎ００１６ Ｇｏｏ Ｘ６００．： Ｎ００２８ Ｇ０４ Ｐ４０００： Ｎ０００５ Ｇ０４Ｐ４０００； ＮＯ０ｌ７ Ｇ０４Ｐ４０００： Ｎｏｏ２９ Ｇ００ Ｘ２００．： Ｎ０００６ Ｇ００ Ｘ１００．： Ｎ００１８ Ｇ００Ｘ６０４．： Ｎ００３０ ＧＯ４ Ｐ４０００； Ｎ０００７ Ｇ０４ Ｐ４０００； ＮＯＯ１９ Ｇ０４Ｐ２０００： Ｎ００３ｌ Ｇ００ Ｘ１００．： Ｎ０００８ ＧＯＯＸ２００： ＮＯ０２０ ＧＯＯ Ｘ６００．： Ｎ００３２ Ｇ（１４Ｐ４ｏｏｏ： Ｎ０００９ Ｇ０４Ｐ４０００： Ｎ００２１ Ｇ０４Ｐ４０ｏ０： Ｎ００３３ Ｇｏ０Ｘ０．： Ｎ００１０ Ｇ００ Ｘ３００．： Ｎ（】０２２ Ｇ０４Ｐ４０００： Ｎｏ０３４ Ｇ０４ Ｐ４０００： Ｎ００１１ Ｇ０４Ｐ４０００： Ｎｏ０２３ ＧＯＯ Ｘ５００．： Ｎ００３５ Ｍ３０； ＮＯ０１２ Ｇ００ Ｘ４００．： Ｎ００２４ Ｇ０４ Ｐ４０００： 数据采集结束后，按国家标准（（Ｇｌ３ｆ１７４２１．２—２０００机床检验通则第 ２部分数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定 亍数据分析。 ｛ｌＩｌ｛鼬撇 图２ Ｘ轴的检测数据 ３检测结果的评定 以图２为该加工中心Ｘ轴的检测数据，定位精度Ａ：０．００８ｍｒ拴长， 重复定位精度Ｒ：０．００２ｍｍ，反向差值：０．００２ｍｍ。按照（ＧＢｆＦ１８４００．２－２０１０ 加工中心检验条件第２部分：立式或带垂直主回转轴的万能主轴头机 床几何精度检验（垂直Ｚ轴）》标准要求进行评定，定位精度Ａ：０．０２２／ ５００ｍｍ，重复定位精度Ｒ：０．０１２ｍｍ，反向差值Ｂ：Ｏ．ＯｌＯｍｍ，因此，该加工中 心ｘ轴位置精度符合要求。无需进行螺距误差的补偿。 ４螺距误差的补偿 如果测量的检测数据不符合相关标准要求，那就要对该轴进行螺 距误差的补偿。螺距误差的补偿的方式有两种，一种是通过激光干涉仪 软件与数控系统的ＲＳ２３２接口连接自动进行螺距误差的补偿。另一种 是人工将激光干涉仪软件生成的反向差值及位置误差补偿值输入到数 控系统的相关补偿参数（Ｎｏ．３６２０￣Ｎｏ．３６２４，Ｎｏ．１８５１）中，然后重启系统。 反向差值及位置误差补偿生效。 ５结束语 当今，在数控机床的位置精度检测中，国内外公认唯一的先进检测 设备——激光干涉仪。我们通过使用它可以对数控机床位置精度进行 检测、评定以及螺距误差补偿。通过分析检测的结果，也可以帮助我们 了解产生误差的原因。激光干涉仪的应用价值很高，我们应该充分的使 用它来提高数控机床的加工精度，进而提高设备的使用价值，为我国装 备制造业的发展做贡献。 参考文献 『１］ＲｅｎｉｓｈａｗＸＬ激光测量系统用户手册（版本２．１）． ｆ２１ＦＡＮｕＣｏｉＭａｔｅ＿＿ＭＤ系统参数说明书 ． ［３］ＧＢ［Ｆ１８４００．２－２０１０加工中心检验条件第２部分：立式或带垂直主回 转轴的万能主轴头机床几何精度检验（垂直ｚ轴）［ｓ】． 一５９—
