用线纹尺检测数控机床的位置误差

　　一、引言

　　对于数控机床位置误差检测,目前国内外普遍推荐使用的测量设备是双频激光干涉仪,它具有较高测量准确度和处理速度。但添置一台双频激光干涉仪价格比较昂贵,为此本文推荐一种用精密线纹尺检测数控机床位置误差的测量方法。

　　二、测量原理

　　以精密线纹尺作为标准器,采用相对测量法进行测量,求出被测数控机床坐标轴上各被测点的位置偏差。当数控机床沿被测坐标轴的轴线方向作直线移动 到目标位置Pj时(j为目标位置序号),通过读数显微镜从精密线纹尺精确读出该目标位置的读数值,经过误差修正得该目标位置的实际位置Pij(i为检测序 号)。按位置偏差定义,实际位置减目标位置之差值即为该测点的位置偏差Xij。即

　　据GB10931)89及各点的位置误差,经过数据处理,即可评定数控机床的位置误差。

　　三、测量方法

　　1.线纹尺及读数显微镜的安装。

　　遵循阿贝原则将0级或1级线纹尺安放在机床的工作台上,如图1示。首先用磁性表架6将杠杆千分表5固定在机床的主轴7上,以线纹尺1的外侧面为 测量面,启动机床使其主轴或工作台3作轴向移动,反复调整线纹尺,使之与被测坐标的轴线方向一致。调整时可先用橡皮泥2固定,调整好后再加上两个磁性表座 4紧固,若检测竖直方向(Y轴或Z轴)的位置误差,可用方箱3作为定位基面,如图2。取下杠杆千分表及表座,用自制专用夹具7将读数显微镜6固定在机床主 轴9上。自制夹具应稳定可靠,调整方便。调整好读数显微镜,应使线纹尺5的刻度线清晰地成象在其目镜视场内。图2中,1为橡皮泥,2为磁性表座,4为工作 台,8为测量芯轴。

　　2.目标位置Pj及循环方式的选择。

　　目标位置是指运动部件要达到的位置。目标位置的选择必须客观真实地反映其周期误差。在被测轴向的全部工作行程内随机选取各目标位置Pj。

　　式中,j为目标位置序号(j=1,2,,,m);t为目标位置的间距,应取整数,丝杆传动时,t不应等于导程的倍数;r为目标位置的取值的小数部分,位数与最小设定单位相当,每个目标位置可按一定方式(如递增或递减)取不同值。当j=1时,取r=0。

　　据国外有关资料要求,每一测量线上至少应选择m=11个目标位置。本文建议至少应选择5个目标位置。且运动换向的起点和终点位置应靠在被测坐标轴线的端点位置。循环方式有线性循环和阶梯循环两种方式(参照GB10931)。

　　3.测量步骤。

　　测量前被测机床和线纹尺等应在20±5°C室温内等温12小时。测量时将三只分度值为0.1°C的温度计分别放置在机床的工作台及光栅尺附近的 两侧,并记下测量始末的温度值。测量时,空气温度的变化应小于±0.2°C/h。按选择的目标位置及循环方式编制机床的检测程序,然后启动机床以快速或制 造厂规定的速度沿轴线直线运动,逐次定位,从读数显微镜依次读出各目标位置的读数值。测量过程中应在测量位置停留足够时间,以便准确地观察和记录。