浅谈利用Renishaw激光干涉仪对数控机床精度进行检测及补偿

何勇林 胡志刚

摘 要：本文主要介绍了如何使用雷尼绍XL-80激光干涉仪更加准确可靠地检测和验证数控机床的精度，通过介绍激光干涉仪测量的基本原理、测量的基本条件、有效的减少外界因素影响。根据实际使用经验，提出了利用激光干涉仪检测数控机床精度的具体检测方法及注意事项，确保准确、可靠、快速测量。

关键词：数控机床；机床精度；机床螺距补偿；激光干涉仪

激光干涉仪是一种以波长多为标准对被测长度进行测量的仪器，是由美国HP公司研制成功并于1970年投入市场，广泛应用于线形、角度、垂直度、直线度、平面度等方面，特别是在测量数控机床位置度精度方面用途最为广泛。

一、激光干涉仪的主要功能

（1）螺距误差补偿。激光干涉仪可对机床的精度进行螺距误差补偿，可根据自己设置不同参数来进行螺距补偿，理论上就可以达到越好的精度，新版软件可以针对不同数控系统，安装相对应数控系统的软件包，可自动生成补偿数据表，直接传入数控系统，省去了手动输入。（2）转盘回转精度。通用三轴机床没有旋转轴，对于四轴五轴机床来说，四轴五轴都是旋转轴，我们就要检测它的回转精度，同时也可以对旋转轴的角度进行精度测量及补偿。（3）机床静态动态特性。利用雷尼绍激光检测仪可以很好监测出机床各轴静态性能，我们可以根据监测数据来判断机床系统数据、驱动器参数、电机特性、丝杠及导轨性能进行判断。（4）多轴同步检测与校准。现在很多机床特别是大型龙门机床中，单轴单驱动不能很好满足机床运行要求，机械设计时候就会采用2台电机甚至多台电机来共同驱动一个轴的运动。这样可以满足机床加工要求，问题是2轴或多轴在控制时候如何能达到同步，雷尼绍就可以通过软件同步采集2轴甚至多轴数据，然后通过软件自动分析自动分析补偿数据。（5）用户定制接口装置，雷尼绍激光干涉仪有相当丰富的配套产品，可对机床及加工中刀具、产品尺寸等检测，刀具测量系统可以实时监测加工过程中刀具磨损及刀具断裂，判断不合格的产品。雷尼绍在线测量系统可以实现零件加工中在线测量，同样可以及时减少不合格的产品。雷尼绍系统可在加工中更换刀具后，对新刀具刀长进行自动测量补偿，免去了人工补偿数据的繁琐工作。

二、数控机床检测的必要性

一台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，现在大多数机床厂家都会使用激光干涉仪对其进行检测补偿，以达到最高的精度。机床到了使用厂家后，机床的工作环境、使用频率、日常保养等对机床的精度都有重要影响，所以机床在使用一段时间后，由于丝杠的磨损、预紧量的编号及其它原因，精度会逐渐变差，这时候就需要使用激光干涉仪对其进行精度的再校准并进行补偿。

三、激光干涉仪测量及补偿方法

我们根据实际应用检测及补偿结果，我们建议对一个轴测量补偿要进行3次及以上的测量，这样才能保证补偿能达到最理想的结果。

第一次检测完后对机床的反向间隙进行补偿，第一次我们可以设置一个周期测量即可，测量完成后我们分析数据可以直接查看机床轴的反向间隙补偿量，再将补偿量填入数控系统对应的参数中。

第二次才是对机床定位精度进行螺距补偿，第二次是对机床轴的定位精度和重复定位精度进行检测及补偿，所以测量周期至少设置3次及以上，这样才能准确的测量出机床定位精度和重复定位精度，测量结束后分析检测报告，可以设置对应的螺距补偿参数（如图2），同时数控系统也要设置对应补偿参数，不同的数控系统补偿方法也有一定不同，均值补偿，单個补偿，补偿值，误差值，绝对补偿，相对补偿等，都应根据数控系统参数说明来进行相应设置，只有正确设置好了系统及软件相关参数，软件才会根据设置产生正确的螺距误差补偿表，如图1，然后我们将对应数值填入到数控系统对应的补偿数据中。

第三次测量后才是最终机床检测报告。第二次测量补偿完成后，机床的精度等将恢复到一个比较好的状态，此时我们再次对机床轴进行至少3次以上的测量，测量结束后将会得到机床轴的最新检测结果（如图3）。

最后，对于在工厂正常使用的机床，建议工厂每年至少一次对数控机床精度进行激光检测并予以螺距补偿，这样我们才可以了解整台机床各个轴向的精度，以确保机床保持良好的精度在运行，当然机床平时的保养也是必不可少的。

参考文献：

[1]FANUC Series Oi-MODEL D 参数说明书.

[2]FANUC Series Oi-MODEL D CNC连接调试培训教程.

[3]Renishaw激光干涉仪使用说明书.