雙頻激光干涉儀是當(dāng)代國際機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定使用的數(shù)控機(jī)床精度檢測驗(yàn)收的測量設(shè)備,本文就如何應(yīng)用雙頻激光干涉儀(以美國惠普公司生產(chǎn)的HP5528A雙頻激光干涉儀為例)檢驗(yàn)數(shù)控也庫的定位精度進(jìn)行了討論。
1.測量隱理
由激光頭激光諧振腔發(fā)出的He一Ne激光束,經(jīng)激光偏轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)分裂為頻率分別為f1和f2的線偏振光束,經(jīng)取樣系統(tǒng)分離出一小部分光束被光電檢測器接收作為參考訊號,其余光束經(jīng)回轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)放大和準(zhǔn)直,被干涉鏡接收反射到光電檢測器上。機(jī)床運(yùn)動(dòng)使干涉鏡和反射鏡之間發(fā)生相對位移,兩束光發(fā)生多普勒效應(yīng),產(chǎn)生多普勒頻移±Δf。光電檢測器接收到的頻率訊號(f1-f2±Δf)和參考訊號(f1-f2)被送到測量顯示器,經(jīng)頻率放大、脈沖計(jì)數(shù),送人數(shù)字總線,最后經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理,得到所測量的位移量,即可評定數(shù)控機(jī)床的定位精度。
2.測量方法
(1)安裝雙頻激光干涉儀測量系統(tǒng)各組件(如圖1所示)。
(2)在需測量的機(jī)床坐標(biāo)軸線方向安裝光學(xué)測量裝置。典型的安裝如圖2所示
(3)調(diào)整激光頭,使雙頻激光干涉儀的光軸與機(jī)床移動(dòng)的軸線晝在一條直線上,即將光路調(diào)準(zhǔn)直。
(4)待激光預(yù)熱后輸入測量參數(shù)。
?。?)按規(guī)定的測量程序運(yùn)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行測量。
?。?)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果輸出。
3.測量誤差分析
用雙頻激光干涉儀檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床定位精度的測量誤差主要來源及分析如下:
3.1雙頻激光干涉儀的極限誤差
其中L為測量的長度(單位:m)
3.2安裝誤差
它主要是由測量軸線與機(jī)床移動(dòng)的軸線不平行而引起的誤差,則有:
式中:L為測量的長度;
θ 為測量軸線與機(jī)床移動(dòng)的軸線之間的夾角。
由于光路準(zhǔn)直,θ值趨于0,故此項(xiàng)誤差忽略不計(jì)。
3.3溫度誤差
它主要是由機(jī)床溫度和線膨脹系數(shù)不準(zhǔn)備而造成的誤差,則有:
式中:L為測量的長度(單位為m);
δt為機(jī)床溫度測量誤差;
α為機(jī)床材料線膨脹系數(shù);
δα為線膨脹系數(shù)測量誤差。
從上面分析可以看出,在各項(xiàng)測量誤差中,溫度誤差對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大,所以,為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,測量環(huán)境溫度應(yīng)滿足20±5℃,且溫度變化應(yīng)小于±0.2℃/h,測量前應(yīng)使機(jī)床等溫12h以上,同時(shí)要盡量提高溫度測量的準(zhǔn)確度。另外,如果測量時(shí)安裝不得當(dāng),由安裝所造成的誤差也是不可忽略的。
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