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數(shù)控機床在運行過程中，其定位精度會產(chǎn)生一定誤差，正確地運用激光干涉儀，并進行科學(xué)地分析，可有效進步數(shù)控機床的定位精度。
隨著數(shù)控機床應(yīng)用的普及，采用激光干涉儀對數(shù)控機床進行定位精度檢測已經(jīng)成為目前公認的高效、高精度的檢測方法。不同的機床使用激光干涉儀檢測的精度曲線會有所相同，因此就需要對不同的測試結(jié)果給予科學(xué)地分析。下面對數(shù)控機床定位精度常見誤差曲線進行分析，并與大家共同探討有效的解決方案。
1、負坡度
負坡度曲線向外運行和向內(nèi)運行兩個測試均出現(xiàn)向下的坡度。在整個軸線長度上，誤差呈線性負增加，這表示激光系統(tǒng)丈量的間隔短于機床位置反饋系統(tǒng)指示的間隔。出現(xiàn)負坡度的可能原因有以下兩種：(1)光束準直調(diào)整不正確。假如軸線短于1m則可能是材料熱膨脹補償系數(shù)不正確、材料溫度丈量不正確或者波長補償不正確。(2)俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機床線性誤差。
針對以上題目，可采取的措施有：假如軸線行程很短，檢查激光的準直情況；檢查EC10和丈量頭是否已連接并有反應(yīng)；檢查輸進的手動環(huán)境數(shù)據(jù)是否正確；檢查材料傳感器是否正確定位以及輸進的膨脹系數(shù)是否正確；使用角度光學(xué)鏡組重新做一次丈量，檢查機床的俯仰和扭擺誤差。
2、正坡度
正坡度曲線是指在整個軸線長度上，誤差呈線性正遞增。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生有以下可能：(1)材料熱膨脹補償系數(shù)不正確、材料溫度丈量不正確或者波長補償不正確。(2)俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機床的線性誤差。
針對這些題目，可采取以下措施：檢查EC10和傳感器是否已連接并有反應(yīng)，或者檢查輸進的手動環(huán)境數(shù)據(jù)是否正確；檢查材料傳感器是否正確定位以及輸進的膨脹系數(shù)是否正確；使用角度光學(xué)鏡組重新做一次丈量，檢查機床的俯仰和扭擺誤差。
3、周期性曲線
周期性曲線是整個軸線長度上的重復(fù)周期誤差。沿軸的俯仰保持不變，但幅度可能變化。導(dǎo)致周期性曲線的可能原因主要是機床方面的題目，如絲杠或傳動系統(tǒng)故障、編碼器題目或故障、長型門式機床軌道的軸線直線度。
針對以上題目建議采用很小的采樣點間隔在一個俯仰周期上再丈量一次，確認俯仰誤差。作為一項指導(dǎo)原則，假如你要檢查的是機床某元件的周期性影響，可將采樣間隔設(shè)為預(yù)期周期性俯仰的1/8，然后通過比較機床絲杠的螺距、齒條的齒距、編碼器、分解器或球柵尺俯仰、長型門式軌道的支撐點之間的間隔等來確認可能的誤差來源。例如，假如誤差周期是20mm，查閱機床手冊我們發(fā)現(xiàn)絲杠的導(dǎo)距也是20mm，很顯然誤差可能與絲杠旋轉(zhuǎn)題目有關(guān)，絲杠可能在近一次維修或機床移動時被弄彎了，或者絲杠偏心旋轉(zhuǎn)。
4、偏移
偏移是指往程和回程兩次測試之間具有不變的垂直偏移。產(chǎn)生偏移曲線的可能原因主要是機床方面的題目，如反向間隙未補償或不當補償、車架與導(dǎo)軌之間存在間隙(松動)等。
針對以上題目可采取以下解決措施：絲杠/滾珠絲桿驅(qū)動裝置；檢查球狀螺母或絲杠是否磨損；檢查絲杠軸承的端部浮動情況；使用角度光學(xué)鏡組檢查軸線反轉(zhuǎn)時的車架角度間隙；檢查控制器內(nèi)設(shè)置的反向間隙補償是否正確；機架和小齒驅(qū)動裝置；檢查牙是否正確嚙合；檢查齒輪箱是否磨損和線性編碼器系統(tǒng)的狀況。
5、燕尾狀
圖1為在往程測試中出現(xiàn)向下的坡度的情況，回程測試為往程測試的鏡像，往程和回程測試之間的偏差(或滯后或反向間隙)隨軸線離開受驅(qū)動端而逐漸進步。產(chǎn)生燕尾狀的可能原因主要是機床方面的題目，如滾珠絲杠扭轉(zhuǎn)、導(dǎo)軌太緊、使用的誤差補償值不正確等。
圖1 燕尾狀誤差曲線
針對以上題目，有以下建議：檢查絲杠和導(dǎo)軌潤滑；檢查在垂直軸上的平衡作用；檢查并調(diào)節(jié)導(dǎo)軌夾條；檢查導(dǎo)軌蓋是否咬著及檢查控制器補償。
6、正反向交叉線
正反向交叉線是指正向(向外)運行產(chǎn)生負坡度，而反向(向內(nèi))運行則產(chǎn)生正坡度。這是絲杠扭轉(zhuǎn)的一個特殊例子，其中，單向線性誤差補償和單反向值已在控制器中設(shè)置。
針對這些題目可采?。簷z查絲杠和導(dǎo)軌潤滑；檢查在垂直軸上的平衡作用；檢查并調(diào)節(jié)導(dǎo)軌夾條；檢查導(dǎo)軌蓋是否咬著；檢查控制器補償。
假如用戶計劃在軸線中間位置完成大部分的工作，則當前補償可以為是較佳的解決方法，由于它將max誤差分布在軸線端部，而min的誤差則在中間位置。刪除誤差補償將產(chǎn)生燕尾狀圖形。
7、鋸齒形
圖2為在整個測試過程中誤差都呈增加的趨勢，甚至在設(shè)為基準值或零的軸線位置上誤差還在增加。出現(xiàn)此鋸齒形的可能原因有：(1)絲杠誤差、光學(xué)鏡組的熱漂移。(2)機械故障、編碼器反饋不可靠。
圖2 鋸齒形誤差曲線
針對以上題目，我們建議：假如誤差很小(幾個微米)，可以在光學(xué)鏡組彼此靠近時設(shè)為基準值并重做測試。在開始測試之前確保光學(xué)鏡組已有充分的時間適應(yīng)環(huán)境溫度，并讓機床預(yù)熱，假如溫度或其它環(huán)境條件在測試期間發(fā)生變化，則可能的原因是激光設(shè)為基準值時由于固定和移動光學(xué)鏡組之間有間隙而引起絲杠誤差。我們要確保在重新測試之前，盡可能降低絲杠誤差的可能性。針對由光學(xué)鏡組適應(yīng)環(huán)境引起的熱漂移題目，在重新測試之前，我們要確保光學(xué)鏡已有足夠的時間適應(yīng)環(huán)境溫度。雷尼紹光學(xué)鏡組引起這種誤差的可能性較小，由于鏡組的制作材料是鋁，能夠比鋼更快地適應(yīng)環(huán)境。
假如絲杠誤差和熱漂移都不是引起誤差的原因，則有可能是機械漂移。機床軸線相對機床位置反饋系統(tǒng)發(fā)生移動的話，則可能是由于編碼器或線性計量儀安裝不牢固引起的，這樣，電機的熱量傳到機床的機體中使機床的溫度逐漸進步。由于有這種可能性，即產(chǎn)生移動的組件因熱膨脹而移動的間隔會受到物理性限制，若是這種情況，我們可以公道猜測在一定次數(shù)的測試之后，誤差(單向)增加的速度將逐漸降低，機械漂移有可能產(chǎn)生負誤差并且所產(chǎn)生的坡度會是一個方向比另一個方向扁平；另外也有可能是由于編碼器信號有噪音，造成控制器的脈沖計數(shù)增加，或者編碼器信號電平與控制器輸進不兼容的情況。
8、花瓣形
圖3所示的誤差隨時間和間隔不斷增加使線出現(xiàn)花瓣形。導(dǎo)致花瓣形的可能原因有：(1)在材料溫度傳感器定位不正確或者膨脹系數(shù)不正確。(2)滾珠絲杠在測試期間溫度進步、機床溫度改變。
圖3 花瓣形誤差曲線
為保證測試的精確度，建議在開始校準之前要讓機床完全預(yù)熱。在圖3中，安裝滾珠絲杠的端部可能正好與行程起始點重合，并且可在另一端產(chǎn)生軸向浮動。假如滾珠絲杠在對端受到限制，圖形將顯示負坡度。
9、三角形
三角形曲線是指誤差呈線性增加，誤差在行程遠端機床反轉(zhuǎn)時出現(xiàn)躍升，然后在回程測試回到與軸線起始點時回到同樣位置上。出現(xiàn)三角形的可能原因是在軸線外端部因?qū)к壞p而出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。應(yīng)當留意的是，反向反射鏡的位置對顯示的誤差有明顯影響。建議使用角度光學(xué)鏡組直接丈量偏轉(zhuǎn)角，以便對偏轉(zhuǎn)題目的嚴重程度有充分的了解。
10、臺階形
圖4顯示的或上或下臺階沿軸線長度按一定的間隔出現(xiàn)。出現(xiàn)臺階形的可能原因在機床方面：大機床上各齒條段對準不佳或裝配不佳或線性編碼器或感應(yīng)式丈量器分段對準不佳或裝配不佳。
圖4 臺階形誤差曲線
在裝備有齒條和齒輪傳動機構(gòu)的大型機床上，齒條由很多分別裝配在機床上的單獨分段組成，必須確保每段都正確地與其它段對準，保證齒輪能夠平滑地從一段轉(zhuǎn)到下一段。假如齒條段未正確對準，傳動齒輪在經(jīng)過對準不佳的接合點時可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)會導(dǎo)致丈量值出現(xiàn)突躍臺階。這種題目可以通過檢查每個齒條段的長度和相對位置，并與圖形數(shù)據(jù)比較來查明。
綜上分析可以看出，除機床本身精度不佳會帶來上述各種誤差，激光干涉儀操縱不當(包括精度不夠穩(wěn)定或采用自身對溫度影響比較敏感的激光干涉儀系統(tǒng))也會帶來較大誤差。
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