步距规提高数控机床精度

简单易行，进一步提高数控机床精度（请将此文转发给质检部门工程师、技术负责人）通常使用激光干涉仪检验数控机床准确吗？很多人对此深信不疑，其实在绝大多数现场环境下是不够准确的。相比用步距规检验的准确性差多了，就是说您的数控机床完全可以再提高定位精度而不用太费力。笔者曾与国家机床质量监督检验中心检验室主任高级工程师官端阳一起做过实验，实验确着无疑地证明在一般现场环境下，用激光干涉仪检验数控机床的误差远大于用步距规检验的误差（可达10微米以上），令人吃惊。联系Q 1292218741为什么至今人们仍迷信激光干涉仪？其实人人都可做个简单实验：用激光干涉仪在同一天上午和下午检验同一台机床，你就会发现检验结果相差非常可观。数控机床生产企业，不要再迷信激光干涉仪了！尽管激光干涉仪使用方便快捷，优点多多，但缺点只有一个不准确。那为什么数控机床国家标准还推荐用呢？ 一言难尽！解决这个质量问题的方法很简单：使用激光干涉仪检验前先用步距规（最好是经国家权威计量部门校准并在有效期内）校对并修正激光干涉仪有关参数，然后再用此激光干涉仪检验数控机床就可以了。上海大学测控技术与仪器专业主任王志明教授介绍说，世界著名的数控机床生产企业美国辛辛那提公司至今一直使用步距规检验数控机床定位精度，他们不理解中国为什么如此热衷于激光干涉仪？（注：王教授曾在该公司实习一年多）。使用步距规，因温度变化所引入的测量不确定度显著小于使用激光干涉仪测量。在绝大多数现场环境条件下，温度变化梯度往往超出激光干涉仪的正确使用条件限制，而步距规因其热膨胀系数与被测对象基本相同，只要与被测对象等温足够时间，温度变化对检测结果影响很小，可以忽略。步距规具有尺寸稳定，对环境要求不高，操作简单、价格低廉等优点，对大多数数控机床生产企业和用户，很有实用价值。 详细分析指出：1，当现场的环境条件偏离标准环境条件，如气流扰动、气温波动偏离标准要求，使用激光干涉仪会使检测结果产生明显误差；2，激光干涉仪检定周期两年可能偏长，这期间温度、湿度等传感器很可能与上次校准结果出现明显偏差；3，有的激光干涉仪用户，在送检时只送检了激光器，而没有送检温度传感器。或校准激光器时，没有同时校准温度传感器。4，理论上讲，激光干涉仪的帖附式温度传感器应贴在机床光栅尺上，但由于光栅尺装在密封的铝罩壳内，光栅尺的温度变化总是滞后于实际帖附点处的温度变化。两处实际温度之差，将引起测量误差。5，使用中激光干涉仪一般安装在三角架上并支撑在地面上，反射镜安装在机床工作台上。由于工作台较重，移动中会引起地脚支撑点的微小弹性变形，从而引起床身连同工作台一起相对于三脚架产生倾角变化，此变化量也会引起测量误差；而使用步距规测量，床身连同工作台一起倾斜，不会引起此项测量误差。国内外公认三坐标测量机为最精密数控装备。坐标测量机的验收检验和复检检验国际标准（ISO 10360-2:2009）和国家标准GB/T 16857.2-2006都强烈推荐步距规作为实物长度标准器用于检验坐标测量机。步距规能检测坐标测量机定位精度，亦能用于检测数控机床。 高档数控机床定位误差应在5m之内，而现场激光干涉仪的测量误差已达到5-15m，这样的检测误差不符合计量原理要求。如果用步距规进行检验，是完全可以保证检测精度的。上海特略精密数控机床有限公司和广东中山锐锋数控装备有限公司均使用步距规校准数控机床，使数控机床轴向定位精度达到3m（500mm内）就是最好的例证。桂林广陆数字测控股份有限公司，曾使用激光干涉仪校准激光刻线机，多日校准均达不到使用精度要求，最后使用安一公司步距规校准，使激光刻线机达到了使用精度要求。我国知名的长度计量专家黄晓蓉先生也说过，激光干涉仪不宜单独使用，应与步距规比对使用，方能保证测量结果的准确性。（本文编者 吴峰山，高级工程师，现