數(shù)控機(jī)床幾何精度檢測(cè) 教學(xué)課件作者 李玉蘭 主編 項(xiàng)目四 項(xiàng)目四任務(wù)一

工程四使用激光干預(yù)儀檢測(cè)數(shù)控機(jī)床的直線度、垂直度和平行度任務(wù)一使用激光干預(yù)儀檢測(cè)數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的直線度一、數(shù)控機(jī)床水平軸直線度測(cè)量原理1．直線度測(cè)量原理用激光干預(yù)儀測(cè)量水平軸直線度時(shí)，應(yīng)將直線度干預(yù)鏡放置在激光頭和直線度反射鏡之間。激光頭的輸出光束穿過直線度干預(yù)鏡后，被分成兩束夾角較小的光束。然后，兩束光束經(jīng)過直線度反射鏡反射后沿一條新的光路返回到直線度干預(yù)鏡，并經(jīng)過直線度干預(yù)鏡后將兩束光束集合成一束光束，并返回激光頭的回光孔。圖4-1所示為測(cè)量水平運(yùn)動(dòng)軸水平方向直線度的光路原理圖。水平軸水平方向直線度測(cè)量是通過檢測(cè)直線度干預(yù)鏡和直線度反射鏡的相對(duì)水平方向位移引起的光程差來實(shí)現(xiàn)的。

圖4-1直線度測(cè)量原理2.直線度測(cè)量所使用的光學(xué)元件

〔1〕直線度干預(yù)鏡

直線度干預(yù)鏡能把一束光束分成兩束帶有一定角度的光束。鏡上有兩個(gè)孔，一個(gè)出光孔和一個(gè)回光孔，另外還有一個(gè)白色環(huán)形靶子和一個(gè)小光孔，用來進(jìn)行光束的精調(diào)。

直線度干預(yù)鏡的使用方法見表4-1。

表4-1直線度干預(yù)鏡的使用方法序號(hào)內(nèi)容圖示1在進(jìn)行水平軸水平方向直線度測(cè)量時(shí)，直線度干涉鏡的安裝方向見圖示，激光光束通過干涉鏡的上孔（出光控）射入，通過干涉鏡的下孔（回光孔）將激光光束返回激光頭2在進(jìn)行水平軸垂直方向直線度測(cè)量時(shí)，直線度干涉鏡的安裝方向見圖示，可以旋轉(zhuǎn)干涉鏡鏡面上的圈鈕來改變干涉鏡的方位。激光光束則由干涉鏡的右孔（出光控）射入，通過干涉鏡的左孔（回光孔）返回激光頭〔2〕直線度反射鏡

直線度反射鏡的作用是把照射到其上的兩束光束反射回來，經(jīng)過另外一條與入射光平行的光路回到直線度干預(yù)鏡上。其外觀圖如圖4-2所示。圖4-2直線度反射鏡外觀圖直線度反射鏡是中心對(duì)稱的，如圖4-3所示，要求它必須安裝得與測(cè)量軸垂直，而且要求兩束別離的光束射入點(diǎn)在直線度反射鏡中心等距并大約在中心線上方6mm位置處。反射鏡殼體上有調(diào)光標(biāo)志，方便進(jìn)行光束的對(duì)稱調(diào)整。傾斜度控制旋鈕可以調(diào)整直線度反射鏡內(nèi)的光學(xué)鏡圍繞其縱向的傾斜角度。圖4-3用于水平方向偏差的反射鏡安裝方位短距離和長距離直線度測(cè)量要使用不同的直線度干預(yù)鏡和直線度反射鏡?！岸叹嚯x〞直線度光學(xué)元件測(cè)量范圍為0.1m—4m，就是兩個(gè)光學(xué)元件在測(cè)量時(shí)分開的最遠(yuǎn)距離在4m以內(nèi)；而“長距離〞〔LR)直線度光學(xué)元件測(cè)量范圍為1m-30m，即兩個(gè)光學(xué)元件在測(cè)量時(shí)分開的最遠(yuǎn)距離在30m以內(nèi)。在兩種不同測(cè)量的情況下，干預(yù)儀和反射鏡的使用必須配對(duì)使用?！?〕直線度光閘在測(cè)量水平軸直線度誤差時(shí)，有水平反向誤差和垂直方向誤差，為了滿足兩種方向直線度誤差的測(cè)量，激光頭上安裝了直線度光閘，通過調(diào)節(jié)直線度光閘以方便兩種方向直線度測(cè)量，如圖4-4所示。圖4-4直線度光閘直線度光閘有兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的元件，外旋轉(zhuǎn)件包括四個(gè)孔，而內(nèi)旋轉(zhuǎn)件包括三個(gè)孔和兩個(gè)靶子。

外旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，使激光頭出光、回光從一種布局〔激光頭輸出光束與返回光束在同一垂直線上，此種布局用于水平方向直線度測(cè)量〕變成了另一種布局〔激光頭輸出光束與返回光束在同一水平線上，此種布局用于垂直方向直線度測(cè)量〕。

沿逆時(shí)針方向再轉(zhuǎn)90度°那么使光閘處于關(guān)閉位置。

表4-2表示內(nèi)旋轉(zhuǎn)件的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)使光閘處于下述四種位置，外旋轉(zhuǎn)件位置為測(cè)量水平方向直線度誤差的布局。

表4-2直線度光閘內(nèi)、外圈的調(diào)節(jié)及光閘狀態(tài)序號(hào)圖示光閘狀態(tài)使用說明1全光/光靶光路準(zhǔn)直時(shí)使用2弱光/光靶光路準(zhǔn)直時(shí)使用3全光/回光孔測(cè)量時(shí)使用4弱光/回光孔測(cè)量時(shí)使用二、用激光干預(yù)儀測(cè)量數(shù)控車床水平軸〔Z軸〕的水平方向直線度

測(cè)量CAK3665SJ型數(shù)控車床Z軸的水平方向直線度的布局圖如圖4-5所示。圖4-5測(cè)量CAK3665SJ數(shù)控車床Z軸的水平方向直線度的布局圖1．直線度測(cè)量配置

測(cè)量數(shù)控機(jī)床Z軸在水平方向的直線度，激光頭、直線度干預(yù)鏡、直線度反射鏡應(yīng)按照?qǐng)D4-6、圖4-7所示配置進(jìn)行安裝。移動(dòng)直線度干預(yù)鏡，固定直線度反射鏡。其中，圖4-6所示為水平方向直線度測(cè)量配置俯視圖，圖4-7所示為水平方向直線度測(cè)量配置側(cè)視圖。圖4-6水平方向直線度測(cè)量配置俯視圖圖4-7水平方向直線度測(cè)量配置側(cè)視圖光學(xué)元件的固定和安裝

〔1〕激光干預(yù)儀隨機(jī)配備了安裝組件。如圖4-8所示，將安裝桿安裝到磁力表座上備用，將光學(xué)元件與安裝塊連接到一起，再將安裝塊連接到安裝桿上，以便于將直線度干預(yù)鏡和直線度反射鏡通過磁力表座固定在床身上。d)反射鏡e)反射鏡與安裝塊連接f)反射鏡裝好a)安裝桿、磁力表座b)干涉鏡與安裝塊連接c)干涉鏡裝好圖4-8光學(xué)元件的固定與安裝〔2〕如圖4-9所示，將直線度干預(yù)鏡安裝在數(shù)控車床工作臺(tái)上，在測(cè)量過程中隨Z軸移動(dòng)；直線度反射鏡安裝在數(shù)控車床的主軸上，在測(cè)量過程中始終不動(dòng)。目測(cè)將兩個(gè)光學(xué)元件安裝在同一水平面上，沿Z軸方向位于同一條直線上。a)干涉鏡的安裝b)反射鏡的安裝圖4-9在數(shù)控車床上安裝光學(xué)元件3．三腳架及云臺(tái)的安裝

三腳架及云臺(tái)為激光系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的支撐調(diào)節(jié)平臺(tái)，從而將激光頭設(shè)定在不同的高度上，并能夠方便地控制激光光束的準(zhǔn)直。三腳架、云臺(tái)和激光頭三者組合之后，能夠?qū)す庀到y(tǒng)進(jìn)行光束準(zhǔn)直。

〔1〕云臺(tái)

結(jié)構(gòu)如圖4-10和圖4-11所示，云臺(tái)是為安裝激光頭提供的一個(gè)底板。其圖4-10所示為云臺(tái)的上外表結(jié)構(gòu)，前部的兩個(gè)凹孔是用于激光頭兩個(gè)前腳的安裝。后部的凹孔用于激光頭后腳安裝。云臺(tái)配有快速平移手柄和平移微調(diào)控制旋鈕，可以對(duì)激光光束進(jìn)行粗略和精細(xì)的水平平移。此外，云臺(tái)配有扭擺微調(diào)控制旋鈕，可以調(diào)節(jié)角度扭擺。圖4-10云臺(tái)上表面的結(jié)構(gòu)圖圖4-11所示為云臺(tái)下外表結(jié)構(gòu)。圖4-11云臺(tái)下表面的結(jié)構(gòu)圖云臺(tái)套件還包括一個(gè)云臺(tái)適配器，應(yīng)該裝配在通用三腳架的頂部，如圖4-12所示

圖4-12三腳架結(jié)構(gòu)2〕三腳架

三角架的機(jī)構(gòu)如圖4-12所示，其具體使用步驟見表4-3。

表4-3三腳架的具體使用步驟序號(hào)使用步驟1將三腳架放在堅(jiān)硬的地面上，不能放在機(jī)床前的木質(zhì)腳踏板上2把伸縮式三腳架支腳拉至所需的長度，并鎖定。用三腳架支腳上的標(biāo)記線作基準(zhǔn)，使三腳架的支腳長度相等。三腳架的高度設(shè)定應(yīng)使激光頭光束射到裝在待測(cè)機(jī)床上的光學(xué)元件上3展開三腳架的支腳，調(diào)節(jié)三腳架支腳的位置，利用支腳的角度鎖定機(jī)構(gòu)使其固定，保障在測(cè)量過程中穩(wěn)定站立4將氣泡水平儀放置于三腳架云臺(tái)適配器上，調(diào)節(jié)三腳架水平5將激光頭與云臺(tái)固定，再將云臺(tái)通過云臺(tái)鎖定手柄安裝在三腳架上6用手粗略地調(diào)整激光頭的準(zhǔn)直，使其指向機(jī)床上的測(cè)量光學(xué)元件4．激光頭光束的精確調(diào)節(jié)

激光頭光束的精確調(diào)節(jié)方法見表4-4。

表4-4激光頭光束精確調(diào)節(jié)方法序號(hào)名稱調(diào)節(jié)說明圖示1高度調(diào)整

使用三腳架中心柱上的垂直高度調(diào)整控制手柄，對(duì)高度進(jìn)行精細(xì)調(diào)整

2水平平移調(diào)整

通過快速平移手柄進(jìn)行水平位移的粗調(diào)，粗調(diào)平移范圍約為42mm。通過水平平移微調(diào)控制旋鈕，進(jìn)行進(jìn)行水平位移的精調(diào)，精調(diào)平移范圍約30mm

3角度扭擺調(diào)整

通過扭擺調(diào)節(jié)旋鈕對(duì)激光系統(tǒng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)微調(diào)。它可以提供額外的±1.5°調(diào)整。

5．直線度測(cè)量軟件的啟動(dòng)

首先在計(jì)算機(jī)上安裝RenishawLaserXL軟件。

其次保證激光頭與計(jì)算機(jī)正確連接，如圖4-13所示。圖4-13激光頭與計(jì)算機(jī)連接在系統(tǒng)任務(wù)欄中，單擊“開始〞按鈕，選擇RenishawLaserXL程序，如圖4-14所示。圖4-14啟動(dòng)軟件〔1〕啟動(dòng)軟件〔2〕選擇直線度測(cè)量

雙擊〞短距離直線度測(cè)量〞，如圖4-15所示。圖4-15短距離直線度測(cè)量3〕翻開數(shù)據(jù)采集主窗口見圖4-16a所示，數(shù)據(jù)采集主窗口無任何數(shù)據(jù)，表示XL激光頭未連接，此時(shí)應(yīng)檢查PC機(jī)上USB電纜與XL激光頭是否可靠連接；如圖4-16b所示，表示XL激光頭已連接。a)XL激光頭未連接b)XL激光頭已連接圖4-16打開數(shù)據(jù)采集主窗口1〕測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示激光讀數(shù)。其單位由狀態(tài)窗口右上角的單位指示燈標(biāo)識(shí)。

2〕信號(hào)強(qiáng)度，數(shù)據(jù)采集主窗口有一個(gè)顯示光束返回激光頭后的激光信號(hào)強(qiáng)度指示器，指示器綠色色塊高度可以指示激光頭與光學(xué)鏡組的光路準(zhǔn)直情況，指示器上的綠色色塊越高，準(zhǔn)直程度就越好。

3〕幫助信息。如果您需要幫助，可以翻開在線幫助手冊(cè)，方法是從幫助菜單中選擇幫助選項(xiàng)或單擊工具欄上按鈕。6．光路的準(zhǔn)直

〔1〕在Z軸移動(dòng)的整個(gè)行程內(nèi)準(zhǔn)直直線度干預(yù)鏡如圖4-17所示，將直線度干預(yù)鏡安裝在數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上，目測(cè)情況下盡量保證與激光光束垂直。測(cè)量水平方向直線度時(shí)，直線度干預(yù)鏡的安裝應(yīng)使激光光束從干預(yù)鏡的上孔射入，通過干預(yù)鏡的下孔返回。在光路準(zhǔn)直調(diào)整過程中，要借助光靶，旋轉(zhuǎn)直線度干預(yù)鏡調(diào)節(jié)圈，使光靶朝上。a)準(zhǔn)直調(diào)節(jié)時(shí)干涉鏡的狀態(tài)b)測(cè)量時(shí)干涉鏡的狀態(tài)圖4-17直線度干涉鏡準(zhǔn)直表4-5準(zhǔn)直直線度干預(yù)鏡的調(diào)節(jié)步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示1水平光束調(diào)整：移動(dòng)數(shù)控車床Z軸，使直線度干涉鏡接近激光頭。激光光束應(yīng)準(zhǔn)直并能擊中直線度干涉鏡上的白色光靶。沿著Z軸將工作臺(tái)遠(yuǎn)離激光頭，直到看到光束開始移開光靶。當(dāng)只有一半的光束仍然擊中白色光靶時(shí)停止移動(dòng)工作臺(tái)。觀察光束現(xiàn)在偏離中心有多遠(yuǎn)

2調(diào)整激光頭的角度偏轉(zhuǎn)，旋鈕在三腳架云臺(tái)左后方。以使光束橫掃過白色光靶。繼續(xù)移動(dòng)光束，直到它位于相反方向離中心的距離相同

3調(diào)整激光頭水平平移，旋鈕是三腳架云臺(tái)左邊中間的大旋鈕。使光束返回光靶的水平中心線4垂直光束調(diào)整：觀察激光束在光靶上的垂直位置5調(diào)整激光頭俯仰角度，旋鈕在激光頭后方。使光束垂直掃過光靶，直到光束位于相反方向離光靶中心的距離相同的位置

6使用三腳架中心主軸上的高度調(diào)整輪來將激光頭上下移動(dòng)，直到光束再一次擊中光靶中心。注：此時(shí)，可能有必要進(jìn)行另外一個(gè)較小的水平回轉(zhuǎn)調(diào)整，以使激光束返回到該光靶的中心7沿著Z軸將工作臺(tái)繼續(xù)遠(yuǎn)離激光頭，當(dāng)看到激光光束移開靶心時(shí)再一次停止。重復(fù)步驟2到6的準(zhǔn)直調(diào)整，直到達(dá)到軸的末端

8達(dá)到軸的末端時(shí)，將機(jī)床Z軸移回激光頭側(cè)，來到軸的起點(diǎn)。若光束不再位于光靶中心，則水平平移激光器，使光束回到光靶的垂直中心線9垂直平移激光頭，使用三腳架中心主軸上的高度調(diào)整。使激光光束回到光靶的中心

10重復(fù)步驟1到9，直到激光光束在運(yùn)動(dòng)軸全程范圍內(nèi)都能保持在光靶的中心

〔2〕直線度反射鏡的安裝與調(diào)整圖4-18直線度反射鏡的安裝

表4-6直線度反射鏡的調(diào)整步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示1近端調(diào)整先移動(dòng)工作臺(tái)Z軸，使直線度干涉鏡與直線度反射鏡靠近，以10cm為宜。直線度反射鏡“窗口”上劃有白色準(zhǔn)直標(biāo)記，以方便獲得等距離的要求。調(diào)節(jié)反射鏡的位置和高度，使從干涉鏡射出的發(fā)散兩束光束射到反射鏡上半部（上部約6mm處）白色準(zhǔn)直標(biāo)記中心線等距處再做細(xì)致的反射鏡位置調(diào)節(jié)，確保光束經(jīng)直線度反射鏡反射后回射到直線度干涉鏡的回光孔內(nèi)聚焦適當(dāng)調(diào)節(jié)直線度反射鏡傾斜控制旋鈕，讓反射光束通過直線度干涉鏡回到光閘回光孔

表4-6直線度反射鏡的調(diào)整步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示2遠(yuǎn)端調(diào)整移動(dòng)Z軸，使干涉鏡與反射鏡分離，觀察電腦屏幕上顯示的信號(hào)強(qiáng)度（或激光頭上的光強(qiáng)指示燈）。若隨著移動(dòng)光學(xué)件沿測(cè)量軸的運(yùn)動(dòng)信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，需要進(jìn)一步調(diào)整觀察光閘回光孔重合光點(diǎn)是否分開，如光點(diǎn)分開，應(yīng)精細(xì)調(diào)整直線度干涉鏡的位置或旋轉(zhuǎn)直線度干涉鏡上的旋鈕，使光點(diǎn)重合直至在Z軸移動(dòng)的全程范圍內(nèi)，電腦屏幕上顯示的信號(hào)強(qiáng)度（或激光頭上的光強(qiáng)指示燈）足夠強(qiáng)，光路準(zhǔn)直工作完畢3〕用“人工去除斜率誤差〞的方法來進(jìn)一步精密調(diào)準(zhǔn)激光光束

1〕人工去除斜率誤差校正原理：

數(shù)控機(jī)床的位移軸和直線度反射鏡的光學(xué)軸線之間不平行引起的誤差稱作斜率誤差。

為了校正斜率誤差，使其光學(xué)軸和數(shù)控機(jī)床位移軸相平行。

2〕調(diào)整方法：

在Z軸水平方向直線度測(cè)量過程中，反射鏡不動(dòng)，干預(yù)鏡是移動(dòng)的部件。調(diào)整步驟見表4-7。

表4-7人工去除斜率誤差調(diào)整步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示1近端調(diào)整先移動(dòng)工作臺(tái)Z軸，使直線度干涉鏡與直線度反射鏡靠近，以10cm為宜。將電腦屏幕上顯示的讀數(shù)清“0”

2遠(yuǎn)端調(diào)整移動(dòng)Z軸，使干涉鏡與反射鏡分離移動(dòng)至最遠(yuǎn)端，記下電腦屏幕上顯示的誤差讀數(shù)值調(diào)節(jié)直線度反射鏡的傾斜控制鈕，使顯示讀數(shù)值不斷減小

3重復(fù)進(jìn)行幾次調(diào)整（近端清“0”，遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)），直至遠(yuǎn)端時(shí)，電腦屏幕上誤差讀數(shù)值竟可能的小，越小越好（參考值小于20um）

4〕誤差數(shù)值的符號(hào)規(guī)定

在光路的準(zhǔn)直完成后，采集數(shù)據(jù)之前，必須確定一個(gè)適宜的符號(hào)協(xié)定。測(cè)量時(shí)數(shù)控車床Z軸從負(fù)向向正向移動(dòng)，設(shè)定誤差值的正方向與車床X軸正方向一致。按圖4-19所示方向輕推干預(yù)鏡，手指推的方向與X軸正方向相反(便于操作)，觀察電腦屏幕上顯示的誤差讀數(shù)值是正向遞減的那么方向正確,不需要再調(diào)節(jié)。

如不是這種情況，那么需要改變符號(hào)，點(diǎn)擊電腦屏幕上的快捷鍵“+/-〞，操作如圖4-20所示。圖4-19輕推干涉鏡圖4-20改變符號(hào)7.數(shù)據(jù)采集

操作數(shù)控機(jī)車床，使車床的Z軸按照規(guī)定的間隔運(yùn)動(dòng)到一系列等距的位置上，并在相應(yīng)的位置上測(cè)量其差值。數(shù)據(jù)采集之前，首先確定數(shù)控車床Z軸的最大行程〔在光路準(zhǔn)直的過程中已經(jīng)將此值確定下來〕。

例如：某小型教學(xué)用數(shù)控車床Z軸行程為-200至0。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)慣例，測(cè)量時(shí)要求被測(cè)軸從負(fù)向向正向移動(dòng)，即目標(biāo)位置是正向遞增的。

〔1〕測(cè)量軟件的定義方法見表4-8

表4-8測(cè)量軟件的定義方法序號(hào)測(cè)量軟件的定義步驟圖示1打開“短距離直線度測(cè)量”軟件，點(diǎn)擊

2完成第一定位點(diǎn)、最終定位點(diǎn)、間距值、目標(biāo)數(shù)、小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)的設(shè)定，之后點(diǎn)擊

進(jìn)入下一步3完成定位方式、測(cè)量次數(shù)、選擇方向、運(yùn)動(dòng)軸的設(shè)定，之后點(diǎn)擊

進(jìn)入下一步4完成標(biāo)題信息的設(shè)定，之后點(diǎn)擊

進(jìn)入

下一步5設(shè)定自動(dòng)采集為“無效”即為手工采集方式，之后點(diǎn)擊

進(jìn)入下一步6設(shè)置完畢，為下一步的測(cè)量做好了準(zhǔn)備〔2)操作機(jī)床，移動(dòng)Z軸到起始點(diǎn)位置-200mm，誤差讀數(shù)清零，正向移動(dòng)Z軸到相應(yīng)的間隔點(diǎn)，在Z軸暫停時(shí)手動(dòng)采集數(shù)據(jù)，直至所有點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，單擊“完成〞按鈕。8.數(shù)據(jù)分析

〔1〕端點(diǎn)擬合法與最小二乘法。

坐標(biāo)軸的直線度誤差可定義為兩條平行線之間的距離，它包含了坐標(biāo)軸上的所有的點(diǎn)，并且和坐標(biāo)軸的總方向平行。

端點(diǎn)擬合法是定義直線度基準(zhǔn)線為首、尾數(shù)據(jù)點(diǎn)連線。這樣全部誤差是相對(duì)首、尾之連線形成的，如圖4-21所示。圖4-21a所示為未處理的直線度數(shù)據(jù)，圖4-21b所示為用端點(diǎn)擬合處理后的數(shù)據(jù)。a)未處理的直線度數(shù)據(jù)b)用端點(diǎn)擬合處理后的數(shù)據(jù)圖4-21端點(diǎn)擬合法分析最小二乘法提供了一種更加嚴(yán)謹(jǐn)、正確的直線度基準(zhǔn)的定義。

圖4-22a所示為未處理的直線度數(shù)據(jù)，圖4-22b為用最小二乘法處理后的數(shù)據(jù)。a)未處理的直線度數(shù)據(jù)b)用最小二乘法處理后的數(shù)據(jù)圖4-22最小二乘法分析

表4-9直線度誤差數(shù)據(jù)分析方法序號(hào)測(cè)量軟件的使用方法圖示1打開“短距離直線度測(cè)量”軟件，點(diǎn)擊

2打開文件夾，找到Z軸水平方向直線度誤差數(shù)據(jù)文件3點(diǎn)擊“分析數(shù)據(jù)”，再點(diǎn)擊“最小二乘法”4得到數(shù)據(jù)圖表和直線度誤差數(shù)據(jù)5直線度誤差數(shù)據(jù)9.直線度測(cè)量中的本卷須知

〔1〕激光頭最好放置在靠近被測(cè)機(jī)床的三角架上。假設(shè)機(jī)床不易受到振動(dòng)，可將激光頭放置在機(jī)床的工作臺(tái)或床身上。

〔2〕測(cè)量元件在布局時(shí)，假設(shè)條件允許的話應(yīng)盡量使直線度干預(yù)鏡成為移動(dòng)件，直線度反射鏡固定不動(dòng)。假設(shè)反之布局會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。

〔3〕一定要進(jìn)行人工去除斜率誤差的操作。

〔4〕一定要進(jìn)行合理的直線度誤差值符號(hào)約定。

〔5〕光學(xué)元件應(yīng)盡可能在熱平衡狀態(tài)，光學(xué)元件溫度的增減會(huì)影響光路的準(zhǔn)直，會(huì)降低測(cè)量精度。因此在測(cè)量操作中不要過度地摸碰光學(xué)元件或使其受到其它熱源的影響。

〔6〕直線度干預(yù)鏡和直線度反射鏡都標(biāo)有一特定的出廠編號(hào)，測(cè)量中應(yīng)配對(duì)使用。三、用激光干預(yù)儀測(cè)量數(shù)控車床水平軸〔Z軸〕的垂直方向直線度

1.水平軸垂直方向直線度測(cè)量配置

圖4-23水平軸垂直方向直線度測(cè)量配置俯視圖圖4-24水平軸垂直方向直線度測(cè)量配置側(cè)視圖2．光學(xué)元件的固定與安裝

〔1〕直線度干預(yù)儀和直線度反射鏡的安裝如圖4-25所示。d)反射鏡及安裝附件e)反射鏡與安裝塊連接f)反射鏡裝好a)安裝桿與磁力表座b)干涉鏡與安裝塊連接c)干涉鏡裝好圖4-25光學(xué)元件的固定與安裝〔2〕將直線度干預(yù)鏡安裝在數(shù)控車床工作臺(tái)上，在測(cè)量過程中隨Z軸移動(dòng)；直線度反射鏡安裝在數(shù)控車床的主軸前固定的位置上，在測(cè)量過程中始保持不動(dòng)。目測(cè)將兩個(gè)光學(xué)元件安裝在同一水平面上，Z軸軸線方向同一條直線上，如圖4-26所示。a)反射鏡的安裝b)干涉鏡的安裝圖4-26光學(xué)元件安裝到數(shù)控車床上3．三腳架和激光頭的安裝

三腳架、云臺(tái)以及激光頭的安裝在前面已經(jīng)詳細(xì)說明，只是激光頭的光閘位置與Z軸水平方向直線度測(cè)量時(shí)不同如圖4-27所示4．直線度測(cè)量軟件的啟動(dòng)〔同水平方向直線度測(cè)量時(shí)的啟動(dòng)方法〕圖4-27激光頭的光閘位置5．光路的準(zhǔn)直

〔1〕在Z軸移動(dòng)的全部行程內(nèi)準(zhǔn)直直線度干預(yù)鏡。將直線度干預(yù)鏡安裝在數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上，在光路準(zhǔn)直調(diào)整過程中，要借助光靶，旋轉(zhuǎn)直線度干預(yù)鏡調(diào)節(jié)圈，使光靶在右側(cè)，如圖4-28所示。使用光靶準(zhǔn)直激光光束，使光束在Z軸全程移動(dòng)范圍內(nèi)都能擊中光靶中心。具體調(diào)節(jié)步驟在前面已經(jīng)詳細(xì)說明不再闡述。水平軸垂直方向直線度測(cè)量時(shí)，直線度干預(yù)鏡的安裝應(yīng)使激光光束從干預(yù)鏡的右側(cè)射入，通過干預(yù)鏡的左側(cè)返回，如圖4-28b所示。a)準(zhǔn)直調(diào)節(jié)時(shí)干涉鏡的狀態(tài)b)測(cè)量時(shí)干涉鏡的狀態(tài)圖4-28直線度干涉鏡準(zhǔn)直〔2〕直線度反射鏡的安裝與調(diào)整c直線度反射鏡的安裝圖4-28直線度干涉鏡準(zhǔn)直

表4-10直線度反射鏡的調(diào)整步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示1近端調(diào)整先移動(dòng)工作臺(tái)Z軸，使直線度干涉鏡與直線度反射鏡靠近，以10cm為宜。調(diào)節(jié)反射鏡的位置和高度，使從干涉鏡射出的兩束光束射到反射鏡上半部白色準(zhǔn)直標(biāo)記中心線的等距處。進(jìn)一步調(diào)節(jié)使兩束入射光束在直線度反射鏡縱向中心線上約6mm處精細(xì)調(diào)節(jié)直線度反射鏡的位置，確保光束反射回來后在干涉鏡的回光孔內(nèi)聚焦。調(diào)節(jié)直線度反射鏡傾斜控制旋鈕，讓反射光通過直線度干涉鏡回到光閘回光孔。

表4-10直線度反射鏡的調(diào)整步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示2遠(yuǎn)端調(diào)整移動(dòng)Z軸，使干涉鏡與反射鏡分離，觀察電腦屏幕上顯示的信號(hào)強(qiáng)度（或激光頭上的光強(qiáng)指示燈）。若信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，則需要進(jìn)一步調(diào)整觀察光閘回光孔重合光點(diǎn)是否分開，如光點(diǎn)分開，則細(xì)微調(diào)整直線度干涉鏡位置或調(diào)節(jié)直線度干涉鏡旋鈕，使之重合。

直至在Z軸移動(dòng)的全程范圍內(nèi)，電腦屏幕上顯示的信號(hào)強(qiáng)度（或激光頭上的光強(qiáng)指示燈）足夠強(qiáng)，光路準(zhǔn)直工作完畢

表4-11人工去除斜率誤差調(diào)整步驟序號(hào)調(diào)節(jié)步驟圖示1近端調(diào)整先移動(dòng)Z軸，使直線度干涉鏡與直線度反射鏡靠近，以10cm為宜。將電腦屏幕上顯示的激光讀數(shù)清“0”2遠(yuǎn)端調(diào)整移動(dòng)Z軸，使干涉鏡與反射鏡分離移動(dòng)至最遠(yuǎn)端，記下電腦屏幕上顯示的直線度誤差讀數(shù)值調(diào)節(jié)直線度反射鏡的傾斜控制鈕，使顯示誤差讀數(shù)不斷變小，越小越好

在調(diào)節(jié)過程中觀察電腦屏幕上顯示的信號(hào)強(qiáng)度（或激光頭上的光強(qiáng)指示燈）。若信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，可調(diào)整云臺(tái)角度旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，恢復(fù)信號(hào)強(qiáng)度3重復(fù)進(jìn)行幾次調(diào)整（近端清“0”，遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)），直至遠(yuǎn)端時(shí)，電腦屏幕上誤差讀數(shù)值竟可能的小，越小越好（參考值小于20um）

〔4〕誤差數(shù)值的符號(hào)規(guī)定

測(cè)量數(shù)控車床〔Z軸〕垂直方向直線度誤差時(shí)，假設(shè)規(guī)定誤差值的正方向?yàn)榇怪毕蛳碌姆较?。如圖4-29所示，向下輕推干預(yù)鏡，觀察計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的激光讀數(shù)值是正向遞增的，那么方向正確,不需要再調(diào)節(jié)。如不是這種情況，即計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的激光讀數(shù)值不是正向遞增的，那么需要改變符號(hào)，操作如圖4-30所示。圖4-29向下輕推干涉鏡圖4-30改變符號(hào)數(shù)據(jù)采集及利用RenishawLasexXL測(cè)量軟件進(jìn)行直線度數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容在前面已經(jīng)詳述，可以參照完成測(cè)量，獲得水平軸〔Z軸〕垂直方向直線度數(shù)據(jù)。6.數(shù)據(jù)采集及分析

四、用激光干預(yù)儀測(cè)量立式加工中心Z軸的X軸方向直線度

1．垂直軸直線度測(cè)量需要增加的光學(xué)元件及輔助元件

〔1〕垂直轉(zhuǎn)向鏡

如圖4-31所示,控制旋鈕1用來進(jìn)行與輸入和輸出光束相垂直的那個(gè)軸的調(diào)整?？刂菩o2用來進(jìn)行鏡面傾斜的調(diào)整。

注意，這兩個(gè)旋鈕在調(diào)整過程中有一些相互影響.圖4-31垂直轉(zhuǎn)向鏡〔2〕大回轉(zhuǎn)反射鏡大回轉(zhuǎn)反射鏡是一個(gè)大反射鏡，如圖4-32所示，它使激光光束穿過一個(gè)安裝在其上的附屬的直線度干預(yù)鏡返回。它用于機(jī)床垂直軸直線度的測(cè)量，適合于不能在直線度干預(yù)鏡后面安裝固定直線度反射鏡的垂直軸。圖4-32大回轉(zhuǎn)反射鏡〔3〕直線度基板

直線度基板用于安裝直線度反射鏡和垂直轉(zhuǎn)向鏡，如圖4-33所示，垂直轉(zhuǎn)向鏡和直線度反射鏡用螺釘固定在基板上。圖4-33直線度基板2.垂直軸直線度測(cè)量配置測(cè)量加工中心Z軸的X軸方向直線度，應(yīng)按圖4-34所示配置，測(cè)量過程中移動(dòng)大回轉(zhuǎn)反射鏡，固定直線度反射鏡。圖4-34垂直軸直線度測(cè)量配置3.光學(xué)元件的固定與安裝

〔1〕大回轉(zhuǎn)反射鏡和直線度干預(yù)鏡的安裝如圖4-35所示。a)待裝的光學(xué)元件及工具b)直線度干涉鏡裝入大回轉(zhuǎn)反射鏡c)安裝轉(zhuǎn)接頭和磁力表座圖4-35大回轉(zhuǎn)反射鏡和直線度干涉鏡的