數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中，其定位精度會產(chǎn)生一定誤差，正確地運(yùn)用激光干涉儀，并進(jìn)行全面科學(xué)地分析，可有效進(jìn)步數(shù)控機(jī)床的定位精度。

　　隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的普及，采用激光干涉儀對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定位精度檢測已經(jīng)成為目前公認(rèn)的高效、高精度的檢測方法。不同的機(jī)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)果給予全面而科學(xué)地分析。下面對數(shù)控機(jī)床定位精度常見誤差曲線進(jìn)行分析，并與大家共同探討有效的解決方案。

1、負(fù)坡度

　　負(fù)坡度曲線向外運(yùn)行和向內(nèi)運(yùn)行兩個(gè)測試均出現(xiàn)向下的坡度。在整個(gè)軸線長度上，誤差呈線性負(fù)增加，這表示激光系統(tǒng)丈量的間隔短于機(jī)床位置反饋系統(tǒng)指示的間隔。出現(xiàn)負(fù)坡度的可能原因有以下兩種：(1)光束準(zhǔn)直調(diào)整不正確。假如軸線短于1m則可能是材料熱膨脹補(bǔ)償系數(shù)不正確、材料溫度丈量不正確或者波長補(bǔ)償不正確。(2)俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機(jī)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(zhǔn)直情況；檢查EC10和丈量頭是否已連接并有反應(yīng)；檢查輸進(jìn)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(jìn)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(jī)床的俯仰和扭擺誤差。

2、正坡度

　　正坡度曲線是指在整個(gè)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(bǔ)償系數(shù)不正確、材料溫度丈量不正確或者波長補(bǔ)償不正確。(2)俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)床的俯仰和扭擺誤差。

3、周期性曲線

　　周期性曲線是整個(gè)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(jī)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(jī)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(diǎn)間隔在一個(gè)俯仰周期上再丈量一次，確認(rèn)俯仰誤差。作為一項(xiàng)指導(dǎo)原則，假如你要檢查的是機(jī)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(jī)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(diǎn)之間的間隔等來確認(rèn)可能的誤差來源。例如，假如誤差周期是20mm，查閱機(jī)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)，絲杠可能在最近的一次維修或機(jī)床移動時(shí)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(jī)床方面的題目，如反向間隙未補(bǔ)償或不當(dāng)補(bǔ)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(shí)的車架角度間隙；檢查控制器內(nèi)設(shè)置的反向間隙補(bǔ)償是否正確；機(jī)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(jìn)步。產(chǎn)生燕尾狀的可能原因主要是機(jī)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(bǔ)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(bǔ)償。

6、正反向交叉線

　　正反向交叉線是指正向(向外)運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)坡度，而反向(向內(nèi))運(yùn)行則產(chǎn)生正坡度。這是絲杠扭轉(zhuǎn)的一個(gè)特殊例子，其中，單向線性誤差補(bǔ)償和單反向值已在控制器中設(shè)置。

　　針對這些題目可采取：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；檢查控制器補(bǔ)償。

　　假如用戶計(jì)劃在軸線中間位置完成大部分的工作，則當(dāng)前補(bǔ)償可以為是最佳的解決方法，由于它將最大誤差分布在軸線端部，而最小的誤差則在中間位置。刪除誤差補(bǔ)償將產(chǎn)生燕尾狀圖形。

7、鋸齒形

　　圖2為在整個(gè)測試過程中誤差都呈增加的趨勢，甚至在設(shè)為基準(zhǔn)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(jī)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(gè)微米)，可以在光學(xué)鏡組彼此靠近時(shí)設(shè)為基準(zhǔn)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(shí)間適應(yīng)環(huán)境溫度，并讓機(jī)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(zhǔn)值時(shí)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(shí)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(jī)械漂移。機(jī)床軸線相對機(jī)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(jì)量儀安裝不牢固引起的，這樣，電機(jī)的熱量傳到機(jī)床的機(jī)體中使機(jī)床的溫度逐漸進(jìn)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(jī)械漂移最有可能產(chǎn)生負(fù)誤差并且所產(chǎn)生的坡度會是一個(gè)方向比另一個(gè)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(jì)數(shù)增加，或者編碼器信號電平與控制器輸進(jìn)不兼容的情況。