利用激光干涉仪对机床定位精度的快速检测

　　0 引 言

　　现代机床精密准确，但是由于标尺误差和几何误差，还是会产生较小的定位误差。为了使生产车间达到质量和生产率的目的，就需要对机床进行快速、动态的校准，以求得最好的性能。校准过程必须精确。双频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。线性测量是激光干涉仪最常见的一种测量。激光器系统会比较轴位置上的数显读数与激光器系统测量的实际位置，从而测量线性定位精度和重复性。

　　1 双频激光干涉仪的组成

　　采用ML10 激光干涉仪。其组成包括：三角架、ML10 激光器、PCM10 控制接口卡、光学镜组、EC10环境补偿器、分析软件等。如图1 所示。激光器的波长为0.633 μm，采用PCM10 接口卡与计算机进行数据传输。系统的EC10 环境补偿器，用于测量温度、气压、相对湿度这三个关键的环境参数，并把数据传送到PCM10 接口控制单元，以补偿波长的综合变化。

　　2 双频激光干涉仪的工作原理

　　干涉测量技术的基本原理是把两束相干光波形合并相干(或引起相互干涉)，其合成结果为两个波形的相位差，用该相位差来确定两个光波的光路差值的变化。在评定机床定位精度时，利用线性测量组件，包括1 个分光镜、2 个反射镜、2 个标靶。1 个反射镜通常用紧固螺钉固定在机床的工作台或床身上，从而形成干涉镜，而另一个反射镜放在安装测头或刀具的位置上随机床移动。测量原理如图2 所示，从激光头发出的光束在线性干涉镜处分裂为两束相干光束，一束从附加在线性干涉镜上的反射镜反射回激光头，另一束经由另一个线性反射镜反射回激光头，通过激光头的干涉条纹计数电路来确定两个反射镜间的距离变化，并与被测机床的光栅读数相比较来确定定位精度和重复性误差。

　　通常是将激光头安装在放在车间的地面上的三角架上。干涉镜安装在机床的固定部件上的磁性支架上，通常为主轴或轴座。测量反射镜放置在移动的机床工作台上，干涉镜放置在激光器与反射镜之间的光路上。从激光头发出的光在干涉镜处分为两束相干光束，一束光从附加在干涉镜上的反射镜反射回激光头，而另一束要透过干涉镜至反射镜处，再反射回激光头的探测孔，由激光头内检波器监控这两束光的干涉情况。核查软件主显示屏幕左侧的信号表，检测返回信号的强度。

　　3 快速调整准直的方法

　　在测试过程中，调整激光器的方向，使激光束与所测机床运动轴的移动方向平行是很重要的一项工作，如果不掌握技巧，将是非常麻烦的一件事。现结合工作经验，介绍一种快速调整准直的方法：