激光干涉仪在机床精度检测中的应用.pdf

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1、IIj{jll2I《I4l2I圃。t0。1；4。。N。O。．23。。。．。。。。。。。．工业技术激光干涉仪在机床精度检测中的应用范浩宫德波(山推工程机械股份有限公司山东济宁272000)摘要：随着数控机床在企业中的广泛使用，采用激光干涉仪对数控机床进行定位精度检测已经成为目前公认的高效、高精度的检洲方法。不同的机床使用敷光干涉仪检测的精度曲线会有所相同，因此就需要对不同的洲试结果给予全面而科学地分析。该文主要叙述了激光干涉仪在数控机床位王精度检测中应用和测量过程中误差产生的原因以及消除误差方法。关键词：激光干涉仪测量误差产生及消除中图分

2、类号：THI61文献标识码：A文章编号：1674—098x(2Ol4)08(b)一0080—02在检测数控车床位置精度时，激光干整轮使激光头上下旋转，直到两道光束都击差，甚至导致无法测量。涉仪是运用最多的测量工具。该文以山推中光靶中心。因此，应保证外界环境的稳定性，最工程机械股份公司为例，该公司采用的是雷水平光束调整好在恒温环境中测量。在外界环境偏离测尼绍的激光干涉仪，它的优点是产品成熟，(5)用三脚架左后方的小旋钮，调整量要求的标准条件时，可使用相关的补偿操作方便，性能稳定。缺点是使用过程中受激光头的角度偏转，使两道光束彼此重叠。参数

3、加以修正，测量软件可自动对温度、干扰的因素过多。因此在使用过程中，应全(6)用三脚架左边中间的大旋钮，调整压力、湿度等条件进行补偿。尽量减少热源面考虑各种因素的影响，并采取措施消除。激光头的水平位置，使两道光束击中光靶的(照明灯、机床工作灯)。尽可能的减少外中心。界的各种振动，可以在下班后比较安静的1激光校准系统(7)沿着运动轴重新开始移动机床工环境下测量。干涉仪的安装位置尽量靠近以使用英国雷尼绍激光校准系统进行作台。在看到光束移开光靶时再次停止。重机床，并用较短的加长杆固定光学元件。线性测量为例，介绍双频激光干涉仪检测复步骤3到6，直

4、到完成整个轴向的光镜准磁力表座应直接吸在机床床身或刀架等表法。直。面，避免吸装在机床护罩或护盖较薄弱的1．1线性干涉仪的测量原理(8)达到轴的末端时，将机床移回，使反部分，确保吸装的表面平坦且没有油渍及尘按图l所示方式将线性反光镜和两个分光镜及线性反射镜互相靠近。注：若其中一土。光镜连接，我们称为“线性干涉镜”。它的作道光束离开光闸的光靶，是由于反光镜侧向以下具体分析各影响因素及消除方用是为光束提提供一个路径。图中光束依偏移所造成。上下左右移动反光镜，使从反法。照箭头的方向传播。光镜返回的光束与干涉镜的光束在光闸的(1)机床温度偏离，将

5、导致输入的膨入射光束进入线性干涉镜，分成两道光靶上互相重叠。胀系数与材料的实际变化不同，影响测量光束，一道为参考光束，另一道为光束。参重复步骤1到8，直到两道光束在整个精度。如果温度传感器的精度为±0．1℃，考光束进入反射镜，测量光束通过分光镜运动轴长度范围内都保持在光靶的中心。而膨胀系数变化10m／℃时，将产生进入另一个反射镜，然后集中汇聚到激光(9)保持光束和测量轴准直。将光闸旋±1．0m的测量误差；若输入不正确的头，酒缸头内部有探测器来监控这两道光转到其测量位置。当反光镜沿着机床的整机器热膨胀系数输入不正确，产生的误差束。个运动长

6、度移动时，检查线性数据采集软会更多。因此，应保证外界环境温度的稳定在测量时，需要保证干涉镜不动，而使件中显示的信号强度。性，最好在恒温环境中测量。反射镜沿着被测量的轴移动。在移动过程(2)余弦误差的影响。在激光束的校中，干涉仪将采集光束路线的变化通过测2测量误差的产生及消除方法准过程中，不可能保证光束与运动轴的绝量结果与待测机床的标尺读数比较，便可在使用激光干涉仪对数控机床的位对平行，比如会产生一个夹角e，我们称为测得机床精度的误差。置精度检测中，导致测量精度偏差的因素误差夹角，该误差与(1-COS)成正比。该余1．2进行线性测量的一般

7、步骤很多，必须采取措施分析消除。外界环境弦误差就会使得测量距离比实际值小，如(1)安装设置激光干涉仪的变化将会对测量数据的准确性参数影图2所示。(2)将激光束与被测量的轴校准响，如空气温度变化1℃、空气压力变化因此，要减少及消除余弦误差，应在校(3)启动测量软件，并输入相关参数(如0．3kPa、相对湿度变化30％。尤其是振动准光束时，尽可能使干涉仪检测的光束信号材料膨胀系数)。对测量准确性的影响，振动产生的影响主强度在运动轴的全程保持恒定，从而余弦(4)在机床上输入测量程序，启动干涉要表现在测量数据的分散，重复测量精度(下转82页)仪测

8、量，并记录数据。(5)用测量软件分析测量数据，生产补线性反射镜偿文件。光束快速准直步骤’移动轴参考光束(1)沿着运动轴将反射镜与干涉镜分、·1．．．开。(2)移动机床工作台，当光束离开光靶外圆时停止移动。I