摘要：用激光干涉法丈量誤差的原理，通過計算機控制的誤差補償系統對數控機床的定位誤差進行補償，實驗結果表明這種方法可以大幅度進步數控機床的定位精度。
關鍵詞：激光干涉；數控機床；定位誤差；誤差補償
1 前言
隨著我國國民經濟的飛速發展，數控機床和加工中心作為新一代的工作母機，在機械制造中已得到廣泛的應用，精密加工技術的迅速發展和零件加工精度的不斷進步，對數控機床的精度提出了更高的要求，定位誤差是影響數控機床加工精度、產生加工誤差的主要因素。因此，對數控機床的定位精度進行檢測和補償是保證加工質量的有效途徑。本文就是基于上述思想，利用激光干涉丈量原理，通過誤差補償系統對數控機床進行檢測和補償，使其定位精度得到明顯進步。
2 激光干涉丈量原理
激光干涉丈量原理如圖1所示。
圖1 激光干涉丈量原理圖
1 激光器；2 λ/4片；3 分光器；4 檢偏器；5 接收器；6 偏振分光器；7，8 反射鏡；9 棱鏡
ｌ=(λ/2)Ｎ
式中 Ｎ--累計脈沖數
λ--激光波長
ｃ--光速
因此，當移動可動反射鏡8時，可通過累計脈沖數得到丈量間隔。當把丈量間隔與數控機床上的光柵尺讀數相減時，即可得到數控機床的定位誤差[1]。
3 數控機床定位誤差補償系統
數控機床定位誤差補償系統如圖2所示。該系統由六部分組成：數控機床、雙頻激光干涉儀、誤差丈量接口、誤差補償接口、計算機和打印機等。圖2中，數控機床是誤差補償對象，雙頻激光干涉儀用于丈量誤差，計算機是系統的核心，在補償軟件的治理下，通過丈量接口可用雙頻激光干涉儀自動丈量數控機床的定位誤差，由誤差補償接口對數控機床的定位誤差進行補償，誤差數據可通過打印機輸出。
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圖2 數控機床定位誤差補償系統
但是，上述逐點誤差補償一般只適用于低速運動的情況，當機床處于高速運動時，由于系統響應速度跟不上機床的運動，使誤差補償系統不穩定以致于不能正常工作。根據機床高速運動時一般不進行加工這一特點，可按如下方法來設計高速補償軟件。當機床從低速變為高速運動時，通過軟件補償系統脫離補償狀態，即在高速運動期間不進行誤差補償；機床回到低速運動時，計算機算出高速運動期間機床移過的位移而不進行數據采樣，待系統恢復低速運動時再進行逐點補償[2]。
為進一步進步補償精度，在確立補償點時可對補償點間距進行細分，細分可由硬件電路實現。
圖3 數控機床定位誤差補償曲線
對一臺型號為ＹＣＭ-ＶＭＣ-65Ａ的加工中心的的Ｘ軸定位誤差進行檢測，補償前后誤差曲線如圖3所示。補償前其Ｘ軸定位誤差曲線為Ａ，最大誤差為57 6μｍ，經過補償后，其Ｘ軸定位誤差曲線為Ｂ，最大誤差僅為6 6μｍ。
5 結束語
用激光干涉原理來檢測和補償數控機床的定位誤差是一種較為實用的方法，可以明顯地進步數控機床的定位精度，使其工作于最佳精度狀態，從而確保數控機床的加工質量。
[參考文獻]
[1]茅振華等 數控機床精度的激光干涉法測試與補償 機電工程，1999(4)：48～49
[2]劉紀茍等 機床定位誤差微處理機補償的研究 中國儀器儀表學會精密機械學會1985年學術討論會，1985(12)
作者簡介：
鐘偉弘(1967-)，女，山東平渡人，天津理工學院講師，碩士。(end)
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