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定位精度与激光干涉仪线性分析报告一、数控机床定位精度常见误差曲线及分析1．负坡度图1中曲线向外运行和向内运行，两个测试均出现向下的坡度。
图1显示在整个轴线长度上，误差呈线性负增加。
这表示激光系统测量的距离短于机床位置反馈系统指示的距离。
图11．负坡度可能原因。
在激光干涉仪设置上，可能光束准直调整不正确，如果轴线短于lm，则可能是材料热膨胀补偿系数不正确，材料温度测量不正确或波长补偿不正确。
建议：（1）如果轴线行程很短，请检查激光的校准情况，检查电脑和测量头是否已连接并有反应；（2）、检查材料传感器是否正确定位以及输入的膨胀系数是否正确。
(3) 机床可能的误差源。
俯仰和扭摆造成阿贝（Abbé）偏置误差、机床的线性误差。
建议：检查在垂直轴上的平衡作用。
检查控制器补偿。
再检查机床的俯仰和丝杆同轴度。
丝杠可能在最近的一次维修或机床移动时被弄弯了，或者丝杠偏心旋转。
2．正坡度如图2显示在整个轴线长度上，误差呈线性正递增。
可能是以下几种问题：(1)激光干涉仪设置可能有问题。
如：材料热膨胀补偿系数不正确，材料温度测量不正确，波长补偿不正确。
(2)机床方面的问题。
检查机床的俯仰和扭摆误差、机床的线性误差。
(3)建议：检查EC10和传感器是否已连接并有反应，或者检查输入的手动环境数据是否正确。
检查材料传感器是否正确定位以及输入的膨胀系数是否正确。
检查并调节导轨塞铁松紧。
检查控制器补偿。
图23．周期性曲线图3显示整个轴线长度上的重复周期误差。
沿轴的俯仰保持不变，但幅度可能变化。
周期性曲线可能原因：(1)激光干涉仪设置上的问题。
该曲线的误差大小，不太可能与仪器操作有关，主要去分析机床本身的误差源。
(2)机床方面的问题。
丝杠或传动系统故障、编码器问题或故障、长型门式机床轨道的轴线直线度。
检查丝杠和导轨润滑。
(3)建议：采用小得多的采样点间隔，在一个俯仰周期上再测量一次，确认俯仰误差。
作为一项指导原则，如果你要检查的是机床某元件的周期性影响，可将采样间隔设为预期周期性俯仰的1/8。
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析摘要: 使用( renishaw ) 激光干涉仪对一台立式铣床的定位精度进行了测量。
在启用和关闭机床环境补偿系统的条件下, 得出了两组相差较大的实验数据。
通过对激光干涉仪在测量中的误差进行分析, 找出了定位精度变化的原因和相关数据的变化范围。
由于数控机床热变形的不稳定性和测量方法的多样性, 到现在为止, 国内还没有统一的检验通则用来评定机床的热误差大小。
目前, 用来评定机床性能的主要依据之一是机床轴线的定位精度和重复定位精度的大小。
能够用于检测数控机床几何误差的检测方法有很多:一维球列测量法、球柄仪测量法和激光干涉仪测量法等。
但在生产实践中, 考虑到检测设备对测量精度、稳定性以及通用性等要求, 国内外生产厂家都采用激光干涉仪测量法来评定数控机床的轴线定位精度大小。
在使用激光干涉仪进行线性定位误差测量时, 分光镜或反射镜之一保持静止, 另一个光学元件沿着线性轴线运动。
图1中, 分光镜静止不动, 反射镜沿着预定的方向运动。
误差分析激光干涉仪是一种高精度的计量仪器, 自身的精度很高, 但在使用时会受到环境、安装条件、机床温度和线膨胀系数不准确等诸多因素的影响, 从而降低了测量精度。
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差包括激光干涉仪的极限误差e1、安装误差e2 和温度误差e3 用激光干涉仪实现高精度定位主轴头和控制系统补偿的位置误差方面, 大型加工中心的定位精度要求为数百分之一毫米。
采用ML10激光干涉仪就能达到要求。
航空工程工业加工大型整体部件和大型轻合金模具都需要X轴和Y轴行程达数米的加工中心。
平面度、角度和位置精度测量ML10提供的测量范围完全能满足各种不同要求:可以测量导轨的垂直度和水平平直度,主轴头的定位精度,正交轴的角度和回转轴的定位精度。
激光干涉仪便可自动测量主轴头的位置偏差。
ML10是测量大型加工中心平直度与定位精度最好且精度最高的测量装置。
用激光干涉仪测量数控机床主轴误差新法从激光干涉仪检验的内容来看，从最初的单独测量机床各轴的位移精度，扩展到分别测量定位精度、直线度、平行度、垂直度等，再到现在使用分布体对角线测量法测量机床的三维整体性能。
数控机床定位精度与激光干涉仪测试曲线数控机床定位精度与激光干涉仪测试曲线数控机床是现代制造业中不可或缺的设备之一，尤其在高精度加工领域中，更是不可或缺的工具。
数控机床的定位精度是影响其加工质量的重要因素之一，因此，定位精度的测试显得尤为重要。
目前，激光干涉仪是测试数控机床定位精度的常用设备之一。
本文将就数控机床定位精度与激光干涉仪测试曲线进行详细介绍。
1. 数控机床定位精度数控机床在工作过程中，需要通过运动系统来实现加工工件的位置精度，而这个位置精度即为数控机床的定位精度。
数控机床的定位精度包括位置定位精度和距离重复精度。
（1）位置定位精度：是指在一次加工工作中，机床加工点在机床坐标系中与工件实际要求位置的偏差。
（2）距离重复精度：是指同一位置在不同的加工过程中，机床加工点在机床坐标系中与工件实际要求位置的偏差。
定位精度的误差会对加工质量产生影响，例如当需要精度极高的工件时，如果机床的定位精度达不到要求，那么加工出来的工件就会产生尺寸偏差，从而影响工件质量。
2. 激光干涉仪测试曲线现代数控机床大多采用了闭环控制系统，提高了机床的稳定性和定位精度。
而激光干涉仪是测试数控机床的定位精度的常用设备之一。
其原理是通过将激光束分成两束，分别照射到机床工作台的两个检测点上，然后将反射回来的两束光在干涉仪内进行光程差的测量，从而得到工作台上两个检测点间的距离差。
在使用激光干涉仪进行测试时，会得到一条曲线，称为激光干涉仪测试曲线。
该曲线可以反映机床在不同位置的定位精度，从而帮助机床的运维人员进行机床的维护和保养。
3. 结论通过了解数控机床定位精度与激光干涉仪测试曲线可以得知，数控机床是现代制造业不可或缺的设备之一，在使用过程中需要保证其定位精度，而激光干涉仪则是检测机床定位精度的常用设备之一，其测试结果可以反映机床的状态，方便运维人员进行机床的维护和保养。
基于激光干涉仪的CA6140机床精度测量实验学院：姓名：学号：成绩：一、实验目的与要求1.了解雷尼绍XL-80激光干涉仪的工作原理；2.掌握雷尼绍XL-80激光干涉仪的的使用方法；3.掌握普通机床Z轴定位精度、重复定位精度的测量方法；4.掌握普通机床定位误差数据的处理方法。
二、实验仪器与设备1.雷尼绍XL-80激光干涉仪一台；2.CA6140机床一台。
三、实验原理图1 线性定位精度测量原理图来自XL-80激光头的光束进入线性干涉镜，在此光束被分成两束。
一束光（称为参考光束）被引向装在分光镜上的反射镜，另一束光（测量光束）则穿过分光镜到达第二个反射镜。
然后，两束光都被反射回分光镜，在此它们重新组合并被导回到激光头，激光头内的探测器监测两束光之间的干涉。
一般在线性测量过程中，一个光学组件保持静止不动，另一个光学组件沿线性轴移动。
通过监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化，产生定位精度测量值（注意，它是两个光学组件之间的差异测量值，与XL激光头的位置无关）。
此测量值可以与理想位置比较，获得机床的精度误差。
四、实验步骤图2 定位精度测量示意图1.光路搭建（1）开动机床，在保证激光不被机床碰到的情况下，激光干涉仪应离机床越近越好（便于对光）。
（2）放好支架，大体判断镜子所需架设的高度，然后调整支架至合格位置。
各个活动部件都要锁死。
（3）将激光干涉仪安装至支架，激光干涉仪下有锁扣，扣死。
使用水平仪，通过调整支架使激光干涉仪达到水平状态。
（4）将激光干涉仪各个微调螺母调制中间位置（便于以后微调）。
（5）连接激光干涉仪电源、数据线、数据收集器、传感器、电脑等，打开激光干涉仪电源使激光干涉仪预热，等激光指示灯出现绿色后，表明激光已稳定（正常需5分钟）。
（6）架镜子：遵循干涉镜不动，反射镜随机床动a.将机床擦拭干净并将机床开到合适位置，被测量轴工作台需要开到极限位置（最靠近激光仪的一侧）。
b.先架干涉镜，将干涉镜用安装杆、磁性表座固定在机床不可运动部件或其它固定部件上。
激光干涉仪检测数控机床线性精度探讨一. 概述激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量工具，激光干涉仪可用于精密机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量，为机床误差修正提供依据。
使用激光干涉仪检测机床各项误差并进行修正是传统测量手段难以实现的技术，是大幅度提高数控机床的加工精度的关键措施。
二. 使用激光干涉仪校准机床的必要性首先,新机床出厂前都要进行定位精度和重复定位精度以及反向间隙的检测,现在大多使用激光干涉仪进行.其次,机床使用一段时间后,由于丝杠的磨损和其它原因,精度会逐渐丧失,这时需要使用激光干涉仪进行精度的再校准.最后,激光干涉仪还可以进行其它项目的检测,例如直线度,垂直度,角度等.。
三. 激光干涉仪测量原理激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉。
若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。
若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
四. 激光干涉仪线性测量步骤（1）安装设置激光干涉仪（2）将激光束与被测量的轴校准（3）启动测量软件，并输入相关参数（如材料膨胀系数）。
（4）在机床上输入测量程序，启动干涉仪测量，并记录数据。
（5）用测量软件分析测量数据，生产补偿文件。
光束快速准直步骤（1）沿着运动轴将反射镜与干涉镜分开。
（2）移动机床工作台，当光束离开光靶外圆时停止移动。
垂直光束调整（3）使用激光头后方的指形轮使两道光束回到相同的高度。
（4）使用三脚架中心主轴上的高度调整轮使激光头上下旋转，直到两道光束都击中光靶中心。
激光干涉仪测量数控机床位置精度摘要：激光干涉仪是一种以波长作为标准对被测长度进行测量的仪器，其主要测量功能在于线形、角度、垂直度、直线度、平面度等方面上应用，随着激光干涉仪测量技术的不断提高，测量软件的不断开发其测量范围越来越广泛，特别是在测量数控机床位置精度方面得到了广泛的应用。
数控机床位置精度，就是指一台机床的刀尖所能够达到控制系统程序设定的目标位置的能力，也是用户最为关注的技术指标及所能够满足加工精度的需求。
本文对利用激光干涉仪测量数控机床位置精度进行了论述，对测量环境、测量标准、测量前准备、测量方法等测量要素进行说明，特别对测量方法中仪器的安装调试、测量目标位置设定、数据采集移动方式、评定方法、分析数据等环节进行了详细的介绍，利用本文所述的测量方法，测量所得结果完全符合gb/t17421.2-2000技术要求。
关键词：激光干涉仪；机床位置精度；1 激光干涉仪测量原理激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉，如图1所示。
若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。
若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
2 激光干涉仪的用途激光干涉仪是一种以波长作为标准对被测长度进行测量的仪器。
激光干涉仪是六十年代末期问世的一种新型的测量设备，由美国hp公司研制成功并于1970年投入市场，随即受到了相关行业特别是机床制造业的重视，其主要在：线形、角度、垂直度、直线度、平面度等方面上应用。
随着激光干涉仪测量技术的不断提高，测量软件的不断开发其测量范围越来越广泛，特别是在测量数控机床位置精度方面用途最为广泛。
加工机床精度测试报告1.引言本文档报告了对加工机床精度的测试结果。
加工机床是制造业中常用的设备，在确保加工质量和生产效率方面起着关键作用。
为了评估加工机床的精度和稳定性，并提供可靠的数据支持，我们进行了一系列的测试。
2.测试方法2.1 测量设备我们使用了高精度测量仪器，如激光干涉仪和三坐标测量机，以确保测试过程的准确性和可靠性。
2.2 测试项目在测试过程中，我们重点关注了以下几个方面的精度参数：位置精度：通过测量加工机床在不同坐标轴上的位置误差，评估其定位的准确性。
运动精度：测量机床在不同运动速度下的加工结果，评估其加工质量的一致性。
重复定位精度：通过多次定位同一位置，测量其位置误差的稳定性和可重复性。
3.测试结果3.1 位置精度测试结果经过多次测试和数据分析，我们得出如下结论：加工机床在X轴和Y轴上的位置精度分别为±0.02mm和±0.03mm，满足我们的要求。
在Z轴上的位置精度为±0.05mm，略低于我们的期望值，需要进一步调整和优化。
3.2 运动精度测试结果我们测试了机床在不同运动速度下的加工结果，发现加工质量的一致性较好，并没有明显的速度依赖性。
各轴的位置误差在设定范围内，达到了我们的要求。
3.3 重复定位精度测试结果通过多次定位同一位置进行测试，我们发现加工机床的重复定位精度非常稳定，位置误差小于±0.02mm，满足了我们的要求。
4.结论在本次加工机床精度测试中，我们得出以下结论：加工机床的位置精度满足要求，但Z轴的位置精度仍可进一步优化。
加工机床的运动精度和重复定位精度表现良好，满足我们对加工质量和稳定性的要求。
5.建议和改进措施针对Z轴位置精度不达标的问题，我们建议采取以下改进措施：对机床进行更详细的调整和校准，以提高Z轴的位置精度。
定期对加工机床进行维护和保养，确保其保持良好的工作状态。
不定期进行精度测试，并根据测试结果进行相应的调整和优化。
一、概述数控机床回转轴回转运动的位置精度是工件或刀具位置基准、运动基准的关键影响因素, 因此也决定着机床的几何精度和工作精度. 而回转轴回转运动的位置精度主要用其转动定位精度和重复定位精度来评价, 传统上主要使用电子测微计, 准直仪等工具来检测, 电子测微计分辨率为0. l~ 0. 01 lm,需要与其它传感器共同组成测量系统, 准直仪精度虽可达0. 01 s, 但测量量程很小, 且二者相对于激光干涉仪( 分辨率为0. 001 lm) 都存在精度低, 受环境温度影响大, 检验重复性差等缺点, 难以反映受检机床的真正精度. 在国际标准中激光干涉仪是唯一公认的进行数控机床精度检定的仪器。
二、测量原理利用SJ6000激光干涉仪的角度测量附件，结合高精密零级多齿分度台，便可以对回转轴进行校准。
高精度零级多齿分度台可以旋转并锁定到0°到360°中72个位置中的任何一个，每个位置的间隔为5°，定位误差在1″。
用激光头、角度干涉镜和角度反射镜测量转台的角度位置。
软件将转台的角度位置与来自激光头和角度光学镜的读数合并在一起，显示被校准轴的真实转角位置。
三、测量方法1.SJ6000基准回转分度器常用术语A面：由分度器马达驱动的那一面，也是安装角度反射镜的面。
B面：永久地固定在分度器壳体上的那一面，也是安装被测量回转轴的面。
基准位置：当分度器圆柱体上的红点与A面上的红点对准且分度器处于锁定状态时，即分度器处于基准位置。
锁定与解除状态时：当分度气圆柱体与A面之间没有间隙时，分度器被锁定，即软件采集数据状态；当分度器从锁定状态切换到解除锁定状态时，A面与分度器主体脱离，A面向上移动约2.5mm，随着被测量回转轴的转动，A面通过分度器的Hirth轴，以每5°为一节反向回转到被测量回转轴所转动的基准位置。
以确保激光光束能够返回到激光头探测孔里面。
2.测量采用SJ6000回转轴精度测量软件以及相配套的基准回转分度器，把角度反射镜安装在基准回转分度器顶板（A面）上，再将基准回转分度器安装在被测量回转轴上，角度折射镜安装在机床比较合适的位置上（尽可能靠近基准回转分度器），然后调试激光干涉仪与角度折射镜和角度反射镜之间的光路准直，并确保基准回转分度器，在锁定与解除锁定状态下以及两个终端目标位置之间切换时，光路强度信号在测量范围之内。
激光干涉仪校准坐标定位测量系统线性轴线精度激光干涉仪具有实现线性、角度、直线度、垂直度、回转轴等几何量的检测功能。
可以检测数控机床、三坐标测量机等精密运动设备运动导轨的线性定位精度、重复定位精度等；同时也能检测运动导轨的俯仰角、扭摆角、直线度和垂直度；并可以校准机床的回转轴。
1.线性轴线校准方法1.1.线性轴线校准前调整调整激光干涉仪支架使激光头在目力观察下基本与被测轴的运动靠向一致。
连接好计算机和环境补偿单元，环境温度传感器尽量靠近激光光束，大致处于被校轴线的中间位置。
材料温度传感器尽量靠近被校轴线的检测元件，测量点不少于2点。
避免把温度传感器安装在热源（例如电机、齿轮箱、轴承座或排气口等）和电子干扰源附近，校准装置要充分预热。
移动运动部件到测量起始位置，安装线性干涉镜和线性反射镜如有可能尽量使其靠近并处在同一个地基基座之上。
反复调整激光头的扭摆角和俯仰角，使激光光轴与被校轴线平行，保证激光信号强度在全行程内满足数据采集要求。
移动运动部件，使干涉镜与反射镜距离最小，并将激光器读数置零。
然后移动运动部件到最远位置，微调激光头的扭摆角和俯仰角，使激光干涉仪读数的绝对值最大。
以上操作反复进行至最佳状态。
1.2.参数的设置编制数控机床运行程序，运行程序中应包括机床的进给速度，按照 1.1.条设置目标位置、越程量，在目标点的停顿时间和循环运行次数，设置激光干涉仪参数，温度膨胀系教与用于轴线定位的检测元件材料温度膨胀系数一致（可以向供方或制造厂索取）。
设置的目标点和定位方式要与数控机床运行程序一致。
越程量的设置不应大于数控机床运行程序所设的越程量，采样时间的长短要保证采集到稳定的数据并小于数控机床运行程序所设定的停顿时间。
1.3.数据采集对于行程不大于2000mm的线性轴线在所有目标位置上按标准循环方式（见C1）连续测量，对每个目标位置P i在每一方向上作5次趋近，由校准装置测得实际到达位置P ij，并计算出X ij，特殊情况（如重型机床）也可按照阶梯循环方式（见C2）进行测量。
数控机床位置精度中激光干涉仪的测量方法探析［摘要］文章通过对ML10的结构和工作原理进行细致的研究和分析之后,结合中捷机床工作实例重点介绍了激光干涉仪在调整和改善数控机床定位精度中的作用和具体方法,目的就是为了更进一步地改进和优化数控机床位置精度中激光干涉仪的测量方法。
［关键词］数控机床定位；精度中激光干涉仪；误差补偿随着科学技术的进一步发展,激光干涉仪位置测量系统,已经被广泛地应用在半导体集成电路专用设备及精密坐标机床中,构成2坐标和3坐标精密定位多轴运动系统。
具有微米级精度的激光干涉仪逐渐成为一种主流的机床检验设备,并在机床精度调整过程中发挥着重要作用。
所谓定位精度(PositionaI Accuracy)就是空间实体位置信息(通常为坐标)与其真实位置之间的接近程度。
是指零件或刀具等实际位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差距,差距越小,说明精度越高。
是零件加工精度得以保证的前提。
1 激光干涉仪在调整机床精度中的实例分析激光干涉仪在调整机床精度过程中的作用主要有三个方面:检验机床运动轴的误差,协助调整机床机械结构和对误差进行补偿。
巧妙正确地使用激光干涉仪能够很好地解决机床定位精度差的问题。
下面就以一套加工中心的全闭环改造实例介绍具体调整方法。
该机床是沈阳机床厂生产的VMC1410型立式加工中心,用于小型精密零件的加工,是沈阳机床的关键设备。
数控系统为FANUC-0i,半闭环控制。
由于使用时间较长,近期加工出的零件经常超差,因此采购了数字式球栅尺,用做直接测量系统实现全闭环控制。
安装好球栅尺,经过联机调试,机床可以正常动作。
1.1 检验机床运动轴的误差在配备了合适的玻璃镜组件后,1台激光干涉仪可以检测出1个线性轴6个自由度中的5个,分别是水平和垂直方向的直线度、偏摆角度、俯仰角度以及线性位移(第6个自由度为滚动,需两台激光干涉仪配合才能检测)。
检验发现,y轴最大误差为±7μm,满足精度要求;x轴误差较大,最大误差超过了150μm;同时,定性来看,该轴在运动过程中存在俯仰,因此该机床在机械结构(丝杠、导轨)上存在问题,需要调整。
激光干涉仪调光技巧及数控机床典型误差曲线分析张金权【摘要】随着数控机床的日益普及，许多生产制造企业的数控机床经过长期使用，精度随之逐渐降低，对于机床误差曲线的分析以及精度检测就变得极为重要。
本文通过介绍激光调光及对激光干涉仪检测出来的误差曲线进行分析，为企业寻找制约机床精度问题的终结所在。
【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】3页(P68-70)【作者】张金权【作者单位】陕西汽车控股集团有限公司西安 710200【正文语种】中文数控机床精度检测有多种方法，近年来随着科技的发展，许多家机床制造企业都采用激光干涉仪来检测机床的出厂精度，但如何使用激光干涉仪对下游制造企业来说难度不小。
（1）确定要测量的轴，并选择好干涉镜组合方式、干涉镜和反射镜的安装位置，尽可能将干涉镜靠近激光头方向。
（2）确定测量轴的行程范围，合理分段，尽量取整数长度以便螺距补偿，并根据行程编辑机床测量程序，要注意测量程序只控制运行机床测量轴，设置好越程距离（一般默认为2mm），程序准备好后将机床空运行调试，确保安全无干涉。
（3）放置三角架，有些机床因床身过高需要加高三脚架，一定要确保稳定放置不能受到任何振动干扰，连接激光头与电脑、内外温度传感器等测量设备，上电预热激光头，等待激光调试。
（4）安装干涉镜组及反射镜组在测量轴上，根据所测量的轴与激光头方向平行或垂直，确定是透射方式还是反射测量方式，透射测量需要将反光镜固定到分光镜反射侧（见图1）。
反射测量需将反光镜固定在分光镜正后侧。
让机床运行到两镜组靠近的极限位置，根据选择的安装位置放置磁力表座（见图2）。
（5）镜组安装好后用水平仪及标准平面校正板将分光镜与反射镜调至同一水平并中心同轴，用水平仪粗调激光头水平位置，使其发射的一束光打到干涉镜中靠上位置，再站在激光头后面大致调整使其与分光镜反射镜在同一直线上，尽量使发出的那一束光保持在干涉镜靠上位置。
基于激光干涉仪的CA6140机床精度测量实验一、实验目的与要求1.了解雷尼绍XL-80激光干涉仪的工作原理；2.掌握雷尼绍XL-80激光干涉仪的的使用方法；3.掌握普通机床Z轴定位精度、重复定位精度的测量方法；4.掌握普通机床定位误差数据的处理方法。
二、实验仪器与设备1.雷尼绍XL-80激光干涉仪一台；2.CA6140机床一台。
三、实验原理图1 线性定位精度测量原理图来自XL-80激光头的光束进入线性干涉镜，在此光束被分成两束。
一束光（称为参考光束）被引向装在分光镜上的反射镜，另一束光（测量光束）则穿过分光镜到达第二个反射镜。
然后，两束光都被反射回分光镜，在此它们重新组合并被导回到激光头，激光头内的探测器监测两束光之间的干涉。
一般在线性测量过程中，一个光学组件保持静止不动，另一个光学组件沿线性轴移动。
通过监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化，产生定位精度测量值（注意，它是两个光学组件之间的差异测量值，与XL激光头的位置无关）。
此测量值可以与理想位置比较，获得机床的精度误差。
四、实验步骤图2 定位精度测量示意图1.光路搭建（1）开动机床，在保证激光不被机床碰到的情况下，激光干涉仪应离机床越近越好（便于对光）。
（2）放好支架，大体判断镜子所需架设的高度，然后调整支架至合格位置。
各个活动部件都要锁死。
（3）将激光干涉仪安装至支架，激光干涉仪下有锁扣，扣死。
使用水平仪，通过调整支架使激光干涉仪达到水平状态。
（4）将激光干涉仪各个微调螺母调制中间位置（便于以后微调）。
（5）连接激光干涉仪电源、数据线、数据收集器、传感器、电脑等，打开激光干涉仪电源使激光干涉仪预热，等激光指示灯出现绿色后，表明激光已稳定（正常需5分钟）。
（6）架镜子：遵循干涉镜不动，反射镜随机床动a.将机床擦拭干净并将机床开到合适位置，被测量轴工作台需要开到极限位置（最靠近激光仪的一侧）。
b.先架干涉镜，将干涉镜用安装杆、磁性表座固定在机床不可运动部件或其它固定部件上。
机床精度测量报告一、引言机床精度是指机床在加工过程中，其运动精度、传动精度以及形状定位精度等方面的表现。
机床精度的高低直接影响到加工零件的精度和质量，因此对机床精度进行测量和评价是非常重要的。
本报告旨在对台机床的精度进行测量和分析，以评估其加工质量和性能。
二、测量对象和方法本次测量对象为一台数控铣床。
为了全面评估机床的精度，我们对其运动精度、传动精度和形状定位精度进行了测量。
运动精度包括了工作台的平行度和垂直度，传动精度包括了主轴的定位和回转精度，形状定位精度包括了机床的直线度和圆度等。
运动精度的测量是通过使用激光干涉仪和光栅尺来进行的。
我们将激光干涉仪和光栅尺分别安装在工作台和主轴上，然后测量其相对位置变化，从而获得工作台的平行度和垂直度。
传动精度的测量是通过将刀具固定在工作台上，在不同位置上测量主轴的定位误差和回转误差。
形状定位精度的测量是通过使用千分尺和测微显微镜进行的，测量直线度和圆度等参数。
三、测量结果和分析1.运动精度测量结果工作台的平行度为0.02mm，在允许的范围内，表明机床的工作台平行度良好。
工作台的垂直度为0.03mm，也在允许的范围内，表明机床的工作台垂直度较好。
2.传动精度测量结果主轴的定位误差为0.01mm，说明机床的主轴定位精度较高。
主轴的回转误差为0.005°，同样表明机床的回转精度较高。
3.形状定位精度测量结果机床的直线度为0.02mm，表明机床加工出的零件表面平整度较好。
机床的圆度为0.01mm，表明机床加工出的圆形零件的圆度较好。
四、结论通过对台机床的精度进行测量和分析，我们得出了以下结论：1.机床的运动精度良好，工作台的平行度和垂直度在允许的范围内。
2.机床的传动精度较高，主轴的定位和回转精度良好。
3.机床的形状定位精度较好，直线度和圆度较高。
综上所述，该机床的精度达到了较高的水平，可以满足大部分加工要求。
然而，在实际生产中，仍需结合具体加工要求和工件的精度要求来确定最适合的机床和加工参数。
激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量范围大、分辨力高等优点。
通过与不同的光学组件结合，可以实现对线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量，并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析。
在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。
激光干涉仪是当代国际机床标准中规定使用的数控机床精度检测验收的测量设备，本文就如何应用激光干涉仪（以中图仪器SJ6000激光干涉仪为例）检验数控机床的定位精度进行了讨论。
测量原理从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。
当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式计算式式中λ为激光波长(N 为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量L。
测量方法（1）安装双频激光干涉仪测量系统各组件。
（2）在需测量的机床坐标轴线方向安装光学测量装置。
典型的安装如图所示：（3）调整激光头，使双频激光干涉仪的光轴与机床移动的轴线昼在一条直线上，即将光路调准直。
（4）待激光预热后输入测量参数。
（5）按规定的测量程序运动机床进行测量。
（6）数据处理及结果输出。
测量误差分析用激光干涉仪检验数控机床定位精度的测量误差主要来源及分析如下：1激光干涉仪的极限误差。
2安装误差它主要是由测量轴线与机床移动的轴线不平行而引起的误差。
3温度误差它主要是由机床温度和线膨胀系数不准备而造成的误差。
在各项测量误差中，温度误差对测量结果的准确性影响最大，所以，为了保证测量结果的准确性，测量环境温度应满足20±5℃，且温度变化应小于±0.2℃/h，测量前应使机床等温12h 以上，同时要尽量提高温度测量的准确度。
另外，如果测量时安装不得当，由安装所造成的误差也是不可忽略的。
定位精度与激光干涉仪线性分析报告
一、数控机床定位精度常见误差曲线及分析
1．负坡度
图1中曲线向外运行和向内运行，两个测试均出现向下的坡度。
图1显示在整个轴线长度上，误差呈线性负增加。
这表示激光系统测量的距离短于机床位置反馈系统指示的距离。
图1
1．负坡度可能原因。
在激光干涉仪设置上，可能光束准直调整不正确，如果轴线短于lm，则可能是材料热膨胀补偿系数不正确，材料温度测量不正确或波长补偿不正确。
建议：（1）如果轴线行程很短，请检查激光的校准情况，检查电脑和测量头是否已连接并有反应；（2）、检查材料传感器是否正确定位以及输入的膨胀系数是否正确。
(3) 机床可能的误差源。
俯仰和扭摆造成阿贝（Abbé）偏置误差、机床的线性误差。
建议：检查在垂直轴上的平衡作用。
检查控制器补偿。
再检查机床的俯仰和丝杆同轴度。
丝杠可能在最近的一次维修或机床移动时被弄弯了，或者丝杠偏心旋转。
2．正坡度
如图2显示在整个轴线长度上，误差呈线性正递增。
可能是以下几种问题：
(1)激光干涉仪设置可能有问题。
如：材料热膨胀补偿系数不正确，材料温度测量不正确，波长补偿不正确。
(2)机床方面的问题。
检查机床的俯仰和扭摆误差、机床的线性误差。
(3)建议：检查EC10和传感器是否已连接并有反应，或者检查输入的手动环境数据是否正确。
检查材料传感器是否正确定位以及输入的膨胀系数是否正确。
检查并调节导轨塞铁松紧。
检查控制器补偿。
图2
3．周期性曲线
图3显示整个轴线长度上的重复周期误差。
沿轴的俯仰保持不变，但幅度可能变化。
周期性曲线可能原因：
(1)激光干涉仪设置上的问题。
该曲线的误差大小，不太可能与仪器操作有关，主要去分析机床本身的误差源。
(2)机床方面的问题。
丝杠或传动系统故障、编码器问题或故障、长型门式机床轨道的轴线直线度。
检查丝杠和导轨润滑。
(3)建议：采用小得多的采样点间隔，在一个俯仰周期上再测量一次，确认俯仰误差。
作为一项指导原则，如果你要检查的是机床某元件的周期性影响，可将采样间隔设为预期周期性俯仰的1/8。
比较以下各项，确认可能的误差来源：机床丝杠的螺距、编码器、分解器的支撑点之间的距离。
图3
检查位置反馈系统。
将周期性误差大小与感应式测量器(Inductosyn）计量器上的编码器节段或球栅尺（Spherosyn）计量器中的球尺寸比较。
如果周期性误差很小，应考虑编码器插补故障的可能性。
以极小的采样间隔重新检查，以降低伪信号的可能性。
4．偏移
图4显示去程和回程两次测试之间，具有不变的垂直偏移。
偏移曲线可能原因：
(1)激光干涉仪设置上的问题。
该曲线的误差大小，不太可能与仪器操作有关，主要去分析机床本身的误差源。
(2)机床方面的问题。
反向间隙未补偿或不当补偿，滑鞍、主轴箱与导轨之间存在间隙（松动）。
(3)建议：对丝杠或滚珠丝杠驱动装置：检查球状螺母或丝杠是否磨损。
检查丝杠轴承端部浮动情况。
使用角度光学镜组，检查轴线反转时的滑鞍、主轴箱角度间隙。
检查控制器内设置的反向间隙补偿是否正确。
线性编码器系统方面：当测试采用配备旋转位置反馈编码器的滑鞍、主轴箱或丝杠驱动装置的机床时，将产生这种图形。
对于这类机床，当轴线改变方向时，尽管在吸收反向间隙时，待测轴线将瞬间暂停，滚珠丝杠或小齿轮驱动装置内的反向间隙仍使位置反馈系统记录有移动。
图4
5．喇叭状
图5显示，在去程测试中出现向下的坡度，回程测试为去程测试的镜像。
去程和回程测试之间的偏差（或滞后或反向间隙）随轴线离开受驱动端而逐渐提高。
燕尾状图形可能原因：
(1)激光干涉仪设置上的问题：该曲线的误差大小，不太可能与仪器操作有关，主要去分析机床本身的误差源。
(2)机床方面的问题。
滚珠丝杠扭转、导轨太紧、使用的误差补偿值不正确。
此类图形表示滚珠丝杠发生扭转。
当转动滚珠丝杠所需的扭矩太高，丝杠自身开始发生变形（扭曲）时，将出现滚珠丝杠扭转。
扭曲量随着滚珠丝杠的螺帽离开受驱动端而逐渐提高。
若导轨或丝杆螺母副很紧或咬着，或滚珠丝杠自身强度不够，可能发生滚珠丝杠扭转。
垂直轴线的平衡块重量不足也会引起这个问题。
当机床逐渐离开起始点时，转动滚珠丝杠所需的扭矩使它发生扭曲。
如果编码器安装在滚珠丝杠的受驱动端，它转动的角度将比在对端要稍大一点。
图5
例如：在具有紧导轨或尺寸过小的滚珠丝杠的机床上，转动丝杠所需的扭矩，足以使丝杠扭曲0.5°/m。
因此，如果滚珠丝杠的俯仰误差值是l0mm，这个扭曲相当于lm具有0.014mm的总线性误差。
在去程测试中，由于这个扭曲，机床位置编码器的读数每lm将增加0.014mm。
再看看回程测试，即运行方向相反的情况。
当滚珠丝杠改变方向时，开始逐渐放松直到没有扭曲，然后在往相反的方向移动时，它又开始逐渐扭曲，直到施加足够的扭矩使机床轴线重新移动为止。
在这个放松和重新扭曲的过程中，机床保持静止不动，激光记录无移动，但是位置编码器在滚珠丝杠的回程（受驱动）端部，将观察到丝杠发生旋转（扭曲）。
这个反向效果给出的特性图显示，回程测试为去程测试的镜像。
(3)建议：检查机床的俯仰和丝杆同轴度，丝杠可能偏心旋转。
检查并调节导轨塞铁。
检查控制器补偿。
6．锯齿形
图6显示在整个测试过程中误差都呈增加的趋势。
它的一个重要特性是，甚至在设为基准值或零的轴线位置土时，误差还在增加。
(1)锯齿形可能原因。
激光干涉仪设置上可能有间题、丝杠误差、光学镜组的热漂移。
机床方面的问题：机械故障、编码器反馈不可靠。
(2)建议如果误差很小（几个微米），可以在光学镜组彼此靠近时，设为基准值并重做测试。
确保光学镜组已有充分的时间适应环境温度。
开始测试之前，让机床预热。
如果温度或其他环境条件在测试期间发生变化，则可能的原因是，激光设为基准值时，由于固定和移动光学镜组之间有间隙而引起的丝杠误差。
确保在重新测试之前，尽可能降低丝杠产生误差的可能性。
另一种可能是，由光学镜组适应环境引起的热漂移。
在重新测试之前，确保光学镜已有足够的时间适应环境温度。
若丝杠误差和热漂移都不是引起误差的原因，则有可能是机械漂移。
可能机床轴线相对机床位置反馈系统发生移动，这可能是由编码器或线性计量仪安装不牢固引起。
可能是电机的热量传到机床的机体中使机床的温度逐渐提高。
若是这种情况，可以合理预测在一定次数的测试之后。
误差（单向）增加的速度将逐渐降低，因为有这种可能性，即怀疑产生移动的组件因热膨胀而移动的距离会受到物理性限制。
机械漂移最有可能产生负误差，并且所产生的坡度会是一个方向比另一个方向扁平。
可能是编码器信号噪音造成控制器的脉冲计数增加，也可能编码器信号电平与控制器输入不兼容。
图6
7．花瓣形
图7显示误差随着时间和距离不断增加花瓣形可能原因：
(1)激光干涉仪设置上可能有问题，材料温度传感器定位不正确或者膨胀系数不正确。
(2)机床方面的原因。
滚珠丝杠在测试期问温度提高、机床温度改变。
如果机床的滚珠丝杠在测试期间温度提高，将产生此类图形。
每次测试的特性曲线图显示误差随时间而增加。
为保证测试的精确度，建议在开始校准之前要让机床完全预热。
在以上例图中，安装滚珠丝杠的端部可能正好与行程起始点重合，并且可在另一端产生轴向浮动。
如果滚珠丝杠在对端受到限制，图形将显示负坡度。
图7
8．三角形
图8显示误差呈线性增加，误差在行程最远端机床反转时出现跃升。
然后，在回程测试回到与轴线起始点时，回到同样位置上。
三角形可能原因：
(1)激光干涉仪设置上可能有问题。
该曲线的误差大小，不太可能与仪器操作有关，主要去分析机床本身的误差源。
(2)机床方面的原因。
在轴线外端部因导轨磨损而出现偏转。
大机床上各齿条段对准不佳或装配不佳，线性编码器或感应式测量器(inductosyn)分段对准不佳或装配不佳。
图8
三、总结
机床本身精度不佳会带来上述各种误差，但也不能排除在某种情况下激光干涉仪操作不当也是会带来较大误差。
伺服电机参数设置不当、电机与丝杆连接误差、检查机床的俯仰和丝杆同轴度。
丝杠或传动系统故障、编码器问题或故障都会影响或被放大线性，影响机床精度。
为了让调试者直接准确的找到问题分析方法，建议：
（1）车间激光干涉仪检测前机床须做到：机床润滑充足，机床预热（跑和1小时），检查激光校准情况及稳定情况。
检查材料温度测量不正确或波长补偿合理性。
（2）维修者：多用量表，检具检查机床各项几何精度和各驱动部件锁紧情况，尽量避免强行拉丝杆、敲轴承从而影响机床部件精度。
