淺談利用Renishaw激光干涉儀對數控機床精度進行檢測及補償

何勇林 胡志剛

摘 要：本文主要介紹了如何使用雷尼紹XL-80激光干涉儀更加準確可靠地檢測和驗證數控機床的精度，通過介紹激光干涉儀測量的基本原理、測量的基本條件、有效的減少外界因素影響。根據實際使用經驗，提出了利用激光干涉儀檢測數控機床精度的具體檢測方法及注意事項，確保準確、可靠、快速測量。

關鍵詞：數控機床；機床精度；機床螺距補償；激光干涉儀

激光干涉儀是一種以波長多為標準對被測長度進行測量的儀器，是由美國HP公司研制成功并于1970年投入市場，廣泛應用于線形、角度、垂直度、直線度、平面度等方面，特別是在測量數控機床位置度精度方面用途最為廣泛。

一、激光干涉儀的主要功能

（1）螺距誤差補償。激光干涉儀可對機床的精度進行螺距誤差補償，可根據自己設置不同參數來進行螺距補償，理論上就可以達到越好的精度，新版軟件可以針對不同數控系統，安裝相對應數控系統的軟件包，可自動生成補償數據表，直接傳入數控系統，省去了手動輸入。（2）轉盤回轉精度。通用三軸機床沒有旋轉軸，對于四軸五軸機床來說，四軸五軸都是旋轉軸，我們就要檢測它的回轉精度，同時也可以對旋轉軸的角度進行精度測量及補償。（3）機床靜態動態特性。利用雷尼紹激光檢測儀可以很好監測出機床各軸靜態性能，我們可以根據監測數據來判斷機床系統數據、驅動器參數、電機特性、絲杠及導軌性能進行判斷。（4）多軸同步檢測與校準。現在很多機床特別是大型龍門機床中，單軸單驅動不能很好滿足機床運行要求，機械設計時候就會采用2臺電機甚至多臺電機來共同驅動一個軸的運動。這樣可以滿足機床加工要求，問題是2軸或多軸在控制時候如何能達到同步，雷尼紹就可以通過軟件同步采集2軸甚至多軸數據，然后通過軟件自動分析自動分析補償數據。（5）用戶定制接口裝置，雷尼紹激光干涉儀有相當豐富的配套產品，可對機床及加工中刀具、產品尺寸等檢測，刀具測量系統可以實時監測加工過程中刀具磨損及刀具斷裂，判斷不合格的產品。雷尼紹在線測量系統可以實現零件加工中在線測量，同樣可以及時減少不合格的產品。雷尼紹系統可在加工中更換刀具后，對新刀具刀長進行自動測量補償，免去了人工補償數據的繁瑣工作。

二、數控機床檢測的必要性

一臺新機床出廠前都要進行定位精度和重復定位精度以及反向間隙的檢測，現在大多數機床廠家都會使用激光干涉儀對其進行檢測補償，以達到最高的精度。機床到了使用廠家后，機床的工作環境、使用頻率、日常保養等對機床的精度都有重要影響，所以機床在使用一段時間后，由于絲杠的磨損、預緊量的編號及其它原因，精度會逐漸變差，這時候就需要使用激光干涉儀對其進行精度的再校準并進行補償。

三、激光干涉儀測量及補償方法

我們根據實際應用檢測及補償結果，我們建議對一個軸測量補償要進行3次及以上的測量，這樣才能保證補償能達到最理想的結果。

第一次檢測完后對機床的反向間隙進行補償，第一次我們可以設置一個周期測量即可，測量完成后我們分析數據可以直接查看機床軸的反向間隙補償量，再將補償量填入數控系統對應的參數中。

第二次才是對機床定位精度進行螺距補償，第二次是對機床軸的定位精度和重復定位精度進行檢測及補償，所以測量周期至少設置3次及以上，這樣才能準確的測量出機床定位精度和重復定位精度，測量結束后分析檢測報告，可以設置對應的螺距補償參數（如圖2），同時數控系統也要設置對應補償參數，不同的數控系統補償方法也有一定不同，均值補償，單個補償，補償值，誤差值，絕對補償，相對補償等，都應根據數控系統參數說明來進行相應設置，只有正確設置好了系統及軟件相關參數，軟件才會根據設置產生正確的螺距誤差補償表，如圖1，然后我們將對應數值填入到數控系統對應的補償數據中。

第三次測量后才是最終機床檢測報告。第二次測量補償完成后，機床的精度等將恢復到一個比較好的狀態，此時我們再次對機床軸進行至少3次以上的測量，測量結束后將會得到機床軸的最新檢測結果（如圖3）。

最后，對于在工廠正常使用的機床，建議工廠每年至少一次對數控機床精度進行激光檢測并予以螺距補償，這樣我們才可以了解整臺機床各個軸向的精度，以確保機床保持良好的精度在運行，當然機床平時的保養也是必不可少的。

參考文獻：

[1]FANUC Series Oi-MODEL D 參數說明書.

[2]FANUC Series Oi-MODEL D CNC連接調試培訓教程.

[3]Renishaw激光干涉儀使用說明書.