激光干涉儀應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床測(cè)量

    全球的競(jìng)爭(zhēng)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)機(jī)床提出了更高的定位精度、更小的公差及更高的進(jìn)給率。為了達(dá)到這些要求并生產(chǎn)出高品質(zhì)高精度的零件，必須要測(cè)量機(jī)床的三維體積定位精度。

    二十年前，機(jī)床的最大定位誤差為絲桿的螺距誤差及絲桿的熱膨脹誤差。但現(xiàn)在上述的大部份誤差已被大幅度降低，機(jī)床的主要誤差轉(zhuǎn)而變成垂直度誤差和直線(xiàn)度誤差。為了達(dá)到高的機(jī)床三維空間定位精度，機(jī)床上所有的3個(gè)位移誤差、6個(gè)直線(xiàn)度誤差和3個(gè)垂直度誤差都必須得到測(cè)量與補(bǔ)償。用傳統(tǒng)的激光干涉儀來(lái)測(cè)量直線(xiàn)度和垂直度誤差是較困難并費(fèi)時(shí)費(fèi)錢(qián)的。通常需要停機(jī)數(shù)日并要求有經(jīng)驗(yàn)的行家來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

    美國(guó)光動(dòng)公司（Optodyne, Inc. ）已為機(jī)床三維體積定位誤差測(cè)量開(kāi)發(fā)了一種新的、突破性的激光矢量測(cè)量技術(shù)（美國(guó)專(zhuān)利6,519,043, 2/11/2003）。這種測(cè)量方法僅需數(shù)小時(shí)就可以完成而不是傳統(tǒng)激光干涉儀的幾天。因此，三維體積定位誤差測(cè)量和補(bǔ)償變得實(shí)用，并可達(dá)到更高的精度和更小的公差。

    意大利的一家公司JOBS S.P.A.自八十年代以來(lái)一直在制造三軸和五軸高速線(xiàn)性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床。二年前JOBS用光動(dòng)公司專(zhuān)利許可的激光多普勒干涉儀（LDDM）取代了傳統(tǒng)的激光校準(zhǔn)設(shè)備。結(jié)合三維體積定位誤差測(cè)量技術(shù)，或者結(jié)合光動(dòng)公司發(fā)明的分步對(duì)角線(xiàn)測(cè)量技術(shù)，LDDM使JOBS很容易地做到精確的測(cè)量，并可以在生產(chǎn)運(yùn)作發(fā)生危機(jī)前就察覺(jué)到問(wèn)題。如果零件不合格，就將直接影響裝配和電氣部門(mén)的生產(chǎn)。而如果零件加工不能滿(mǎn)足規(guī)定的公差，則要花更多時(shí)間來(lái)裝配以保證機(jī)床能做到加工精度的技術(shù)指標(biāo)。

    用光動(dòng)公司的三維體積激光校準(zhǔn)設(shè)備，JOBS公司花很少時(shí)間，幾次測(cè)量就得到了更完整的數(shù)據(jù)。使得JOBS公司很清楚地了解機(jī)床的誤差，便及時(shí)地校準(zhǔn)這些誤差，因而以更有競(jìng)爭(zhēng)性的質(zhì)量和價(jià)格交付用戶(hù)。

    分步對(duì)角線(xiàn)測(cè)量方法使用4條相同的對(duì)角線(xiàn)設(shè)置，采集了12組數(shù)據(jù)。在測(cè)量得到數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，所有三個(gè)位移誤差、六個(gè)直線(xiàn)度誤差和三個(gè)垂直度誤差都能確定。測(cè)量得到的定位誤差可以用來(lái)產(chǎn)生三維體積補(bǔ)償表，此表可以被上載到Siemens 840D控制器以校準(zhǔn)任何定位誤差，從而提高了定位精度。

    JOBS公司報(bào)道了用光動(dòng)的干涉儀以及分步對(duì)角線(xiàn)測(cè)量方法只要很少的幾次測(cè)量就得到了足夠多的數(shù)據(jù)，可以非常清楚地顯示出機(jī)床的狀態(tài)。JOBS非常容易地解決了一些通常的問(wèn)題，諸如裝配誤差、溫度變化引起的誤差以及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的問(wèn)題等，并沒(méi)有增加裝配時(shí)間。JOBS生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越好。而且，用于三維體積校準(zhǔn)的分步對(duì)角線(xiàn)測(cè)量需要最多7次測(cè)量，從這7次測(cè)量中可了解到大部分誤差的類(lèi)型及大小。JOBS已經(jīng)認(rèn)定使用該方法來(lái)替代傳統(tǒng)儀器在裝配線(xiàn)上作為光學(xué)準(zhǔn)直儀、直尺以及花崗石平臺(tái)。