引言
QP2033 - L精密四軸加工中心是一臺(tái)配備 FANUC 0i MD數(shù)控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)高性能高速四軸四 聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，可以同時(shí)控制X、Y、Z、A四個(gè)伺 服控制軸和一個(gè)主軸。該四軸加工中心為半閉環(huán)控 制，采用HIWIN公司高精度的滾珠絲杠作為驅(qū)動(dòng)元 件。機(jī)床的X、Y、Z軸的定位精度為0.01mm, A軸 定位精度為15弧秒，此次加工產(chǎn)品出現(xiàn)X尺寸方 向超差0. 06mm。針對(duì)該情況，應(yīng)用激光干涉儀檢 測(cè)技術(shù)和FANUC 0i MD數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償功 能，對(duì)QP2033 -L精密四軸加工中心X軸定位精度 進(jìn)行檢測(cè)并補(bǔ)償，可以達(dá)到提高機(jī)床精度的目的。
_、激光干涉儀檢測(cè)的基本原理
激光干涉儀是利用干涉鏡原理來(lái)進(jìn)行定位精度 檢測(cè)的，其測(cè)量基本原理如圖1所示。測(cè)量時(shí)，從激 光頭射出的激光束（圖中①）經(jīng)分光鏡分成兩道光 束（圖中②和③），一道光束（參考光束②）由反向反 射鏡反射回去，另一道光束（測(cè)量光束③）由移動(dòng)反 向反射鏡反射回去，兩道返回光束在分光鏡合成光束（圖中④），進(jìn)入激光頭內(nèi)的探測(cè)器形成一道干涉 光束。其中，當(dāng)兩道返回光束波長(zhǎng)相同時(shí)，形成明條 紋，稱為“相長(zhǎng)干涉”。當(dāng)兩道返回光束的波長(zhǎng)存在 180°的相位差時(shí)，形成暗條紋，稱為‘‘相消干涉”。 當(dāng)光程差發(fā)生變化時(shí),探測(cè)器將在光路改變時(shí)檢測(cè) 到相長(zhǎng)干涉和相消干涉的明暗條紋信號(hào)，這些信號(hào) 被探測(cè)器記錄，用于計(jì)算測(cè)量的實(shí)際位移。

二、精度檢測(cè)
根據(jù)激光干涉儀檢測(cè)的基本原理，進(jìn)行機(jī)床精 度檢測(cè),確定機(jī)床誤差。具體步驟如下：
1. 安裝激光干涉儀
激光干涉儀檢測(cè)設(shè)備采用的是英國(guó)Rienshaw公司生產(chǎn)的激光干涉儀系統(tǒng)，包括XL -80激光頭、 線性測(cè)量反射鏡、線性干涉鏡、補(bǔ)償單元和計(jì)算機(jī)及 相應(yīng)的測(cè)試軟件。
激光干涉儀系統(tǒng)的具體安裝連接圖如圖2所 示：
(1) 安裝激光頭。將XL-80激光頭水平安裝 在三角架上，連接電源，打開(kāi)激光頭預(yù)熱6分鐘，使 激光穩(wěn)定，
(2) 安裝XC補(bǔ)償單元。將材料溫度傳感器、 空氣溫度傳感器與XC補(bǔ)償單元連接。
(3) 安裝測(cè)量鏡組。將線性反射鏡、線性干涉 鏡安裝在機(jī)床主軸和工作臺(tái)上，并對(duì)準(zhǔn)激光。調(diào)整 XL -80激光頭和反射鏡的位置，以使光束穿過(guò)干涉 鏡,并由反射鏡反射回來(lái)。移動(dòng)反射鏡，使測(cè)量光束 ③和參考光束②在探測(cè)器接口位置重疊。使反射鏡 沿X軸坐標(biāo)行程范圍內(nèi)移動(dòng)，確保兩束光_直保持 重疊，使激光光束強(qiáng)弱LED指示燈_直保持綠色。
(4) 運(yùn)行線性測(cè)試軟件。將激光頭和XC補(bǔ)償 單元和電腦連接，然后打開(kāi)線性測(cè)試軟件，設(shè)置材料 的熱膨脹系數(shù)為11.7ppm/°C (機(jī)床采用的半閉環(huán)控 制）
3. 檢測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)置
在進(jìn)行檢測(cè)之前，需要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置, 主要確定檢測(cè)軸的移動(dòng)范圍、檢測(cè)間隔、檢測(cè)次數(shù)、 檢測(cè)點(diǎn)數(shù)，具體設(shè)置數(shù)據(jù)如表1所示。

表1檢測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)置

為1;
(3) 設(shè)定參數(shù)8135#0 =0,確定螺距補(bǔ)償功能 已打開(kāi)；
(4) 3620補(bǔ)償參考點(diǎn)X軸=101;
(5) 3621負(fù)向最小點(diǎn)補(bǔ)償號(hào),X軸=100;
(6) 3622正向最大點(diǎn)補(bǔ)償號(hào),X軸=116;
(7) 3623補(bǔ)償倍率，X軸=1;
(8) 3624 補(bǔ)償間隔,X 軸= 60000;
(9) 打開(kāi)螺距誤差補(bǔ)償表，把100到116范圍 的補(bǔ)償數(shù)據(jù)清零；
(10) 1851反向間隙，X軸=0;
(11) 重啟機(jī)床；
2. 編寫(xiě)檢測(cè)程序
根據(jù)表一的數(shù)據(jù)編寫(xiě)機(jī)床檢測(cè)程序，程序如下: O1001;(主程序）
N10 M98 P1 L3;檢測(cè)次數(shù) N20 M30;
O0001;(子程序一）
N10 G90 G01 F2000；
N20 X - 5. 0;
N30 G4 X2.0;
N40 X0;
N50 G4 X4.0;
N60 M98 P2 L14;調(diào)用子程序二
N70 X5.0;
N80 G4 X2.0;
N90 X - 5. 0;
N100 G4 X4.0
N110 M98 P3 L14;調(diào)用子程序三 N120 M99;
00002;(子程序二）
N10 G91 X60.0;
N20 G4 X4.0;
N30 M99;
00003;(子程三）
N10 G91 X -60.0 ；
N20 G4 X4.0;
N30 M99;
4. 數(shù)據(jù)采集
將機(jī)床X軸運(yùn)行到原點(diǎn)—•運(yùn)行Renishaw laser- XL線性測(cè)量軟件（軟件設(shè)置值與表1對(duì)應(yīng)）—運(yùn)行 測(cè)試程序—進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)曲線如圖3 所示。從測(cè)試數(shù)據(jù)中看出，機(jī)床X軸定位精度比較 大，其定位誤差為0.058mm,由此可以確定機(jī)床X 軸尺寸超差0. 06mm的原因是由于X軸定位精度誤差導(dǎo)致，因此需要調(diào)整螺距補(bǔ)償值。
三、精度補(bǔ)償
(一）設(shè)置螺距誤差補(bǔ)償表 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，設(shè)置誤差補(bǔ)償表。 由于機(jī)床采用的是FNAUC Oi MD數(shù)控系統(tǒng),螺距誤 差補(bǔ)償設(shè)置類(lèi)型①圖表類(lèi)型為均值補(bǔ)償;②補(bǔ)償類(lèi) 型為增量；③補(bǔ)償分辨率為〇. 〇〇1mm;④正負(fù)符號(hào) 轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償值。軟件自動(dòng)計(jì)算出螺距誤差補(bǔ)償表, 如圖4所示。
(二）誤差補(bǔ)償
將補(bǔ)償數(shù)值輸入系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償表,打開(kāi)螺 距誤差補(bǔ)償表，輸入圖4的補(bǔ)償數(shù)值，具體步驟如下：
(1) 將系統(tǒng)處于“MDI”模式；
⑵打開(kāi)設(shè)定（SETTING)畫(huà)面，設(shè)定“寫(xiě)參數(shù)”
為1;
(3) 打開(kāi)螺距誤差補(bǔ)償表輸入螺距誤差補(bǔ)償 值，見(jiàn)表2;
(三）精度校驗(yàn)
對(duì)機(jī)床X軸補(bǔ)償后，再次運(yùn)行測(cè)試程序，測(cè)量 機(jī)床的定位精度，采集數(shù)據(jù)曲線如圖5所示。從采 集的數(shù)據(jù)可以看出：機(jī)床X軸的定位精度為0. 004mm,已經(jīng)明顯提高。

表2螺距誤差補(bǔ)償表

四、結(jié)論
利用激光干涉儀檢測(cè)技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤 差補(bǔ)償功能對(duì)機(jī)床定位誤差檢測(cè)和補(bǔ)償，可以提高 數(shù)控機(jī)床的加工精度。

伯特利數(shù)控相關(guān)產(chǎn)品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機(jī)