何為數（shù）控機床位置（zhì）精（jīng）度，就是指一台機床（chuáng）的刀尖（jiān）所能夠達到控製係統程（chéng）序（xù）設（shè）定的目標位置的能力，也（yě）是用戶最為（wéi）關注的技術指標及所能夠滿足加（jiā）工精度的需求。

1. 激光（guāng）幹涉儀測量原理

      激光器發射單一頻率光束射入線性幹涉（shè）鏡，然後分成兩道光束，一（yī）道光束( 參考（kǎo）光束) 射向連接分光鏡的反射鏡，而第二道透射光束( 測量光束)則通過分光鏡（jìng）射入第二個反射鏡（jìng），這兩道光束再反射回到分光鏡（jìng），重新（xīn）匯聚之後返回激光器，其中會有一個探測器監控兩道光束之間的幹（gàn）涉( 見圖1) 。

      若光（guāng）程差沒有（yǒu）變化時（shí），探（tàn）測器會在相長性和相（xiàng）消（xiāo）性幹涉的兩極之間找到（dào）穩（wěn）定的信號。若（ruò）光程差有變化時，探（tàn）測器會在每一次光程變化時，在相長性和相消性幹涉的兩極之間找到變化信號，這些（xiē）變化會被計算並用來測量（liàng）兩個光程之間（jiān）的差異變化。

2. 激光幹涉儀的用途

      激光幹（gàn）涉儀是一種以波（bō）長作（zuò）為（wéi）標（biāo）準對被測長（zhǎng）度進行測量的儀器（qì）。激光幹涉儀是20 世（shì）紀60 年代末期問世的一種新型的測量設備，由美國HP 公司研製成功並於1970 年投入市（shì）場，隨即受到了相關行業特別是機床製造業（yè）的重視，其主（zhǔ）要（yào）在: 線（xiàn）形、角（jiǎo）度、垂直度、直線度、平麵度等方麵上應用。隨著激光幹涉儀測量技術的不斷提高，測量軟件的不斷開發其測量（liàng）範圍越來越廣泛，特別是在測量數控機床位置精度方麵用途（tú）最為廣泛。

3. 激光幹涉儀（yí）測量數控機床（chuáng）位置精度

      ( 1) 測（cè）量環境激光幹涉儀檢測數控機床位置精度的最為理想測量環（huán）境是在20℃ ± 2℃ 條件下進行。由於測量數控機床位（wèi）置精度過程中工作現場很難控製在標準恒溫條（tiáo）件下進行，因此必須（xū）充（chōng）分考慮測量（liàng）環境的變（biàn）化所（suǒ）引起的測量誤差。好在激光幹（gàn）涉儀本身具備自（zì）動補償功能，它可根據測量環境的空（kōng）氣溫度、相對濕度、空氣壓力和3 個材料溫度傳感器的變化情況對激光光束波長進行（háng）自（zì）動修正補償。但是在激光測量采集數（shù）據過程中避免突發冷熱氣流的（de）產生，特別指出的是數控機床的傳動係統（tǒng）滾珠絲杠（gàng）和光柵（shān）尺等所（suǒ）產生（shēng）的綜合熱效應是影響數（shù）控機（jī）床位置精度的主要誤差來源。

      ( 2) 測（cè）量標準根（gēn）據GB17421. 2—2000 評（píng）定標準（zhǔn）《機床檢驗通（tōng）則第二部分: 數控軸線的定位精度及（jí）重複定位精度的確定》進行評定。通常數控機床位（wèi）置精度包括: P 為定位精度; Ps為重複定位精（jīng）度; Pa為（wéi）位置偏差; U 為反向偏差。這些評定關鍵項目，往往是用戶最為關注，並且由此來評（píng）定機床精度的重要依據。

      ( 3) 測（cè）量準（zhǔn）備工作在激光幹涉儀測量機床前（qián）必須保（bǎo）證被測機床（chuáng）的幾何精（jīng）度合格。主要包括: 確保激光幹涉儀校準係統完好（hǎo）、有（yǒu）效（xiào）、準確、可（kě）靠（kào），確保機床（chuáng）整機幾何精度檢（jiǎn）驗合格（gé），確保被測機床具備檢測條件，確保機床控製係統參（cān）數（shù）設置正確，確保機床滑動部位運動自如，確保測量過程中工作環境溫度的（de）恒定。

4. 測量方法（fǎ）

      ( 1) 安（ān）裝調試激光幹涉儀的線性折射鏡和線性反射鏡的安裝盡量選擇機床（chuáng）測量軸線（xiàn）位置( 刀具實際工作範圍內) ，可以減少產生阿貝誤差( 見圖2) 。線性折射鏡一般安裝在機床（chuáng）固定位置上( 機床主軸位置（zhì）) ，線性反射鏡一般安裝在機床（chuáng）可動位置（zhì）上 ( 機床回轉刀架位置) 。特別指出的是（shì）線性折射（shè）鏡與激光頭安裝位置盡量靠近（jìn），因為它們之間是盲區，激光幹涉儀自動補（bǔ）償功能無（wú）法進行（háng），將會產（chǎn）生死程誤差。在調試線性折射鏡（jìng）和線性反射鏡的光路時盡

     量使激光頭放射的兩束平行光的光路相互一致。但是（shì）我們在實際調試光路時由於操（cāo）作水平（píng）及安裝環境條件限製，可能產生光路的偏移，同時也就產生餘弦誤差。不過我們在實際測量中做過試（shì）驗返回到激光頭光路（lù）的偏移量在0. 5mm 範圍內，將不會影響（xiǎng）機床測（cè）量精度（dù）。如果光路偏移量過大，光路信號不在測量區域範圍內，也就無法測量（liàng）了。

      ( 2) 確定測量目標（biāo）位置根據GB17421 評定標

      準中規定，機床規格小1 000mm 取不少於（yú）10 個測量目標位置，大於1 000mm 測（cè）量目標位置點數適當增加（jiā），一（yī）般目標（biāo）值取整數，但是我們建議在目標值（zhí）整（zhěng）數後麵加（jiā）上三位小數。主要考慮機床滾珠（zhū）絲杠的導程（chéng）及編碼器的（de）節距所（suǒ）產生的周期誤差，同時也考慮機床全程上各（gè）目標位置上得到充分地采集。

      ( 3) 確定采集移動方式采集數據方式有兩種:一種是線（xiàn）性循環（huán）采集方法，另一種是線性多階梯（tī）循環方法。GB17421 評定標準中采用線性循（xún）環采集方法。測量移動方式: 采用沿（yán）著（zhe）機（jī）床軸線快（kuài）速移動，分別對每個目標位置從正負兩個方向上重複移動（dòng）五次測（cè）量出每個目標位置（zhì）偏差（chà），即運動部件達到實際位置減去目標位置之差。

      ( 4) 評定方法采用雙向計算方法進行評定機床的位（wèi）置精度。目（mù）標位（wèi）置為Pi，下標i 表示移動目標位置中的（de）指定位置（zhì）。實際位置為Pij，下（xià）標j 表示移動第j 次（cì）向第（dì）i 個（gè）目標位置移動時實際（jì）到達的（de）位置。目標位（wèi）置偏差為Xij，Xij = Pij － Pi。正、負方向（xiàng）目標（biāo）位置為Xij↑、Xij↓。某一目（mù）標位置的單向平均位置偏差為Xi↑或Xi↓，即

5. 結（jié）語

      測量數控機（jī）床位置精度的方法很多，但最重要的是（shì）看合同書上標注的所采（cǎi）用的那種評定標準。各國（guó）家有各自不同的評定標準及測量方法，好在我們有一個可以共同遵守（shǒu）的國際標準ISO230—2: 1997。目前我國采用的GB/T17421. 2—2000 標準是（shì）依據ISO230—2: 1997 標準修訂演變（biàn）過來的，兩個標準在數據分析數理統（tǒng）計（jì）和測（cè）量結果上（shàng）是完全一致，完全可以等同采用。