摘（zhāi） 要: 進口二手加工（gōng）中心（xīn）在（zài）很大程度上解決了我國加工製造企（qǐ）業的技術難題，但也產生了一係列的安全、衛生及環保方麵的問題，不法分子將技術落（luò）後（hòu）的機電設備以新設備（bèi）的名義進口到我國，不僅給國內使用者帶來了（le）生命財產安全的威脅，更重要的是由（yóu）於關鍵部（bù）件的磨損，加工精度得（dé）不到（dào）保證，使得進口設備沒有達到預期的使用目的，本文研究一種（zhǒng）判定進口（kǒu）舊（jiù）加工中心定（dìng）位精度的方法，以便（biàn）於口岸執法人員快速有效（xiào）控製缺陷設（shè）備進口。
 
       關（guān）鍵詞（cí）: 加工中心; 定位精度
   
       加工中心定位精度是機床（chuáng）的（de）運動部件在數控係統控製（zhì）下運動所能達到的（de）位（wèi）置（zhì）精度，是數控機床有（yǒu）別於其他普通機床的一項重要精度。一般來講，就是指機（jī）床把刀具的刀尖定（dìng）位到程序中（zhōng）目標點的準確程度。機床定位精度是其實際位置的一致程（chéng）度，大小用誤差表示，包括機械傳動誤差和控製係統誤差。隨著我國汽（qì）車及零配（pèi）件、船舶製造、石化（huà）鋼鐵、地鐵工程設備等行業的突飛（fēi）猛進，對精密加工零件的需（xū）求也持續上升，由於我國國產加工（gōng）中心生產（chǎn）製造技術條件（jiàn）還達不到國際（jì）領先水平，因此加工中心的進口數量也（yě）在（zài）逐年遞增，僅 2014 年廣東（dōng）地區進口數量就高達 1. 2 萬台( 套) 。
 
       目前在口岸執法監管過程中，對進口二手加工中心的定位精度的評價工作基本（běn）處於空白階段，執法人員隻能依靠經驗，采用目視化檢查的方法，對設備的導軌、主軸、電機等關鍵部件的磨損（sǔn）情（qíng）況進行判（pàn）斷，以此作為定位精度評價的依據，目（mù）前的檢驗評（píng）價工作存在以下問題: ①缺乏有效的設備來檢測精度情況; ②國家及行業標準中（zhōng）也沒有對加工中心定位精（jīng）度評價的相關方法（fǎ），檢驗評價工作缺乏技術依據指導; ③評價人（rén）員能力及技術手（shǒu）段（duàn）參差不齊（qí），造成評價結果的差異性，深層（céng）次（cì）的技術缺陷沒有辦法進行發掘。因此，研究一種適合口岸執（zhí）法監管需要的定位（wèi）精度判定方法（fǎ），對口岸把（bǎ）關、控製進口設備質量具有現實的意義。
 
       1 、定位精度檢測方法
 
      1. 1 常（cháng）用方法
   
      在進行加工中心定位精度（dù）檢測時，按（àn）照檢測設備的結（jié）構特點和工作（zuò）原理，可以（yǐ）把檢測方法分為兩類: 第一類是接觸（chù）式誤差測量（liàng）方法，主要有一維球列法、球柄儀法( DBB) 等。經過誤差參數辨識後，這類檢測方法可以直接測量各（gè）個誤差元，測量（liàng）精度高，操作簡便，設備本低，但（dàn）該類方法在測量時，由於檢測設備與機床相（xiàng）接觸，在檢（jiǎn）測（cè）過程（chéng）中帶入了接（jiē）觸（chù）變形和（hé）磨損等誤差（chà）。第二類（lèi）是非接觸式誤差測量（liàng）方法，主要有正交光柵檢測及分離法、激光幹涉測量（liàng）法等。這類檢測方（fāng）法測量精度高，實時性強，檢測速度快，操作界麵友好，軟件處理係統功能強大，但檢測的周期相對較長（zhǎng）。本文選用（yòng）激光幹涉測量法來開展針對加工中心的定（dìng）位精度檢測。
 
      1. 2 激光幹涉儀測量原理和方法

       
                        圖 1 激光幹涉測量原理圖
      1—激光（guāng）器（qì）; 2—λ /4 片; 3—分光器; 4，10—檢偏器; 5，11—接受器;6—偏振分光器; 7，8—反射鏡; 9—棱鏡
 
      用激光幹涉儀測量加工中心定位精度是目前國際上通用（yòng）的做法。激（jī）光幹涉（shè）儀測量係統通常（cháng）包括: 空氣傳感器、溫（wēn）度傳感器、激光頭（tóu）、遙控裝置、計算機、顯示器及圖
形繪製儀器等（děng），配以專用測量軟件，可以實現圖形顯示等功能。其測量原理如圖 1 所示。
 
      將 He － Ne 激光器 1 置於永久磁場中，由於塞曼效應使激（jī）光原子（zǐ）譜線分裂為旋轉方向（xiàng）相反的左右圓（yuán）偏振光。設兩束光振幅相同，頻率分別為 f1 和 f2 ( f1 和 f2 相差很小) 。左右圓偏振光經 λ /4 片 2 後變成振（zhèn）動方向相互垂直的線偏振光。分光器 3 將（jiāng）一部分光束（shù）反射，經（jīng）檢偏器 4 形成 f1、f2 拍頻信號，由接收器 5 接收（shōu）為參考信
號; 另一部分光束通過（guò）分光器 3 進入偏振分光器 6，其中平行於分光麵（miàn）的頻率（lǜ）為（wéi） f2 的線偏（piān）振光完全通過分（fèn）光器 6到達可動反射鏡 8，可動反射鏡 8 以速度 v 移動時，由於多普勒效（xiào）應產生差頻 Δf，這時 f2 變成 f＇ = f2 + Δf; 而垂直於分光麵的頻率為 f1 的（de）線偏振光完全發射到固定（dìng）反射鏡 7。從反射鏡 7 和 8 發射回來的兩束光到偏振分光器6 的分光麵會合，再經（jīng）轉向棱鏡 9、偏（piān）振器 10，由（yóu）接收器11 接收（shōu）為（wéi）測（cè）量信號，測量信號與參考（kǎo）信號的差值即為多普勒（lè）頻（pín）率差 Δf。計數器在時間 t 內計取頻率為 Δf 的脈（mò）衝數 N 相當於在 t 區間內（nèi）對 f 積分，即:
 
N = fΔfdt; Δf = 2( v × c) /f
而 v = ( dt) /( dl) ; f = c /λ; 則（zé） N = ( 2 /λ) ∫ dl = 2l /λ
故測量距離為: l = ( Nλ) /2

式中: N—累計脈衝數; λ—激光波長; c—光速。

      因此，當移動可動反射鏡 8 時，可通（tōng）過累計脈（mò）衝數得到（dào）測量（liàng）距離。當把測量距離與數控機（jī）床上的光柵尺讀數相減時，即可得到數控機床的定位誤差。
 
      激光幹涉儀（yí）檢測定位精度方法如下:
 

          圖 2 激光幹涉儀（yí）測量方式

      （1) 安裝雙頻激光幹涉儀;
 
      ( 2) 在需要測量的（de）機床坐標軸方向上安裝光（guāng）學測量裝置;
      ( 3) 調整激光頭，使測量軸線與機床移動（dòng）軸線共線（xiàn）或平行，即（jí）將光路預調準直;
      ( 4) 待激（jī）光預熱後輸入測量參數;
      ( 5) 按規定的測量程序運動機床進行測量;
      （6) 數據處理及結果輸出。
 
     本文采用雷尼紹公（gōng）司 XL80 激光幹涉儀開展定位（wèi）精度測量，測量方式如（rú）圖 2 所示。
 
     2、 測量情（qíng）況
 
     本文測量對象為某企業進口（kǒu）二手美（měi）國哈斯牌 VF －3SS 型立式加工中心，為（wéi）方便測量及統計，選取加（jiā）工中心X 軸為研究對象，該類型加工中心（xīn） X 軸主要參數如下:行程 1016mm，工 作 台（tái） 長 度 1219mm，主 軸 最 大 轉 速12000rpm，X 軸快速移動速度 35. 6m /min，最大切削速度21. 2m /min。在測（cè）量過程中（zhōng），檢（jiǎn）測裝置中的可移動反射鏡安裝在工作台的工件位置上，而幹涉鏡（jìng）安裝在刀具的安裝位置處，其他的棱鏡和激光頭組件則（zé）固定於加工中心外部，以避免（miǎn）機（jī）床的（de）振動對測量結果（guǒ）產生（shēng）影響。加工中心的床鞍處（chù）於靜止（zhǐ）狀態，滑體則在（zài）伺（sì）服電機和絲杆的驅動下沿 X 軸（zhóu）導軌移動，這樣的測（cè）量方案可以準確（què）的獲（huò）得近似於加工時刀具的刀尖部位沿 X 軸（zhóu）的定位精度。需要注意的是測量精度會受到周圍環境條件的影響，特別是氣（qì）溫、氣壓和相對濕度。因此一般需要經由環境補償單元手動或自（zì）動輸入這些參（cān）數並（bìng）由 PC10 /PCM10 軟件進行補償。
 
 
                         表 1 定（dìng）位精度測量結果
     
  
  
     測量（liàng）中先由操作人員根據需要編（biān）製好采（cǎi）樣程序，然後整個係統按照該程序自動運行。1000mm 的 X 軸行程中每間（jiān）隔約 50mm 或 100mm 取一個目（mù）標點，可動反射鏡沿 X 軸依次到達各目標點，並在該點停留幾秒，等待係統穩定和測（cè）量（liàng）結果輸出後再移動至下一目標點。各目標點（diǎn）分別正向和反（fǎn）向 5 次采集測量（liàng）數據。獲得的測量數據由測量係統自動計算（suàn）出重複定位精度、定位（wèi）精度和反向偏差，並直觀的給出定位精度的（de）曲線（xiàn）。本文共選取 18 台加工中心進行測量，測量結果如表 1 所示。
 
     將測量（liàng）結果中的定位精度值按升序排列後的變（biàn）化趨勢如圖 3 所示，而使用時（shí）間的變化趨勢則（zé）如（rú）圖4 所示，可見設備使用時間越長，其定位精度越大，即加工誤差越大。
  
     
                           圖3 定位精度變化趨勢（shì）
  
       
                           圖4 使用時間（jiān）變化趨勢
   
     在口岸（àn）現場查驗過（guò）程中（zhōng），執法人員往往不具備定位精度檢測手段及設備，因此可以（yǐ）利（lì）用上述設備（bèi）使用時間與定位精度的關（guān）係，運用插值（zhí）法或其（qí）他計算方法，預先大致（zhì）計算出定位精度值，再通過對比（bǐ）加工零件的效果以及使用情況（kuàng），判定該設備是否存在虛報使（shǐ）用時間，以次充好，以舊頂新的行（háng）為。
 
     3 、結束語
 
     影響加工中心精度（dù）的因（yīn）素有很多，通過上述工作得出如下結論: 在影響加工中心定（dìng）位（wèi）精度的眾多因素中，設備（bèi）使用時間（jiān）與（yǔ）機床定位精度之間具有直接的聯係，而且也是導致定位精度超差的最主要因素。通過（guò）及時發現進口二手加工中心定位精度方麵的缺陷並及時加以調整，從而保證設備能夠在企業生產中發揮（huī）應有的作用。