定位精度与激光干涉仪线性分析报告ﻫ 一、数控机床定位精度常用误差曲线及分析 1．负坡度 图1中曲线向外运营和向内运营,两个测试均浮现向下的坡度图１显示在整个轴线长度上,误差呈线性负增长这表达激光系统测量的距离短于机床位置反馈系统批示的距离图1１.负坡度也许因素在激光干涉仪设立上，也许光束准直调节不对的,如果轴线短于ｌm，则也许是材料热膨胀补偿系数不对的,材料温度测量不对的或波长补偿不对的 建议：（1）如果轴线行程很短，请检查激光的校准状况，检查电脑和测量头与否已连接并有反映; (2）、检查材料传感器与否对的定位以及输入的膨胀系数与否对的３) 机床也许的误差源俯仰和扭摆导致阿贝（Abｂé）偏置误差、机床的线性误差 建议:检查在垂直轴上的平衡作用检查控制器补偿再检查机床的俯仰和丝杆同轴度 丝杠也许在近来的一次维修或机床移动时被弄弯了,或者丝杠偏心旋转 2．正坡度ﻫ 如图2显示在整个轴线长度上，误差呈线性正递增也许是如下几种问题： (1)激光干涉仪设立也许有问题。
如：材料热膨胀补偿系数不对的,材料温度测量不对的，波长补偿不对的ﻫ (2)机床方面的问题检查机床的俯仰和扭摆误差、机床的线性误差 （3)建议：检查EＣ10和传感器与否已连接并有反映，或者检查输入的手动环境数据与否对的检查材料传感器与否对的定位以及输入的膨胀系数与否对的检查并调节导轨塞铁松紧检查控制器补偿图2 3．周期性曲线 图3显示整个轴线长度上的反复周期误差沿轴的俯仰保持不变，但幅度也许变化周期性曲线也许因素： (1)激光干涉仪设立上的问题该曲线的误差大小,不太也许与仪器操作有关，重要去分析机床自身的误差源 (２)机床方面的问题丝杠或传动系统故障、编码器问题或故障、长型门式机床轨道的轴线直线度检查丝杠和导轨润滑ﻫ (3)建议:采用小得多的采样点间隔，在一种俯仰周期上再测量一次,确认俯仰误差作为一项指引原则,如果你要检查的是机床某元件的周期性影响,可将采样间隔设为预期周期性俯仰的1／８比较如下各项,确承认能的误差来源:机床丝杠的螺距、编码器、分解器的支撑点之间的距离图３ 检查位置反馈系统将周期性误差大小与感应式测量器(Inｄuctosyn)计量器上的编码器节段或球栅尺（Spherosyn）计量器中的球尺寸比较。
如果周期性误差很小,应考虑编码器插补故障的也许性以极小的采样间隔重新检查,以减少伪信号的也许性4.偏移 图４显示去程和回程两次测试之间，具有不变的垂直偏移偏移曲线也许因素:ﻫ (1)激光干涉仪设立上的问题该曲线的误差大小，不太也许与仪器操作有关，重要去分析机床自身的误差源 (2）机床方面的问题反向间隙未补偿或不当补偿，滑鞍、主轴箱与导轨之间存在间隙（松动） (３)建议：对丝杠或滚珠丝杠驱动装置：检查球状螺母或丝杠与否磨损检查丝杠轴承端部浮动状况使用角度光学镜组,检查轴线反转时的滑鞍、主轴箱角度间隙检查控制器内设立的反向间隙补偿与否对的线性编码器系统方面:当测试采用配备旋转位置反馈编码器的滑鞍、主轴箱或丝杠驱动装置的机床时，将产生这种图形对于此类机床，当轴线变化方向时,尽管在吸取反向间隙时,待测轴线将瞬间暂停，滚珠丝杠或小齿轮驱动装置内的反向间隙仍使位置反馈系统记录有移动图4 5．喇叭状 图5显示，在去程测试中浮现向下的坡度,回程测试为去程测试的镜像去程和回程测试之间的偏差(或滞后或反向间隙)随轴线离开受驱动端而逐渐提高燕尾状图形也许因素：ﻫ （1)激光干涉仪设立上的问题：该曲线的误差大小，不太也许与仪器操作有关，重要去分析机床自身的误差源。
ﻫ （2)机床方面的问题滚珠丝杠扭转、导轨太紧、使用的误差补偿值不对的此类图形表达滚珠丝杠发生扭转当转动滚珠丝杠所需的扭矩太高,丝杠自身开始发生变形（扭曲）时，将浮现滚珠丝杠扭转扭曲量随着滚珠丝杠的螺帽离开受驱动端而逐渐提高若导轨或丝杆螺母副很紧或咬着,或滚珠丝杠自身强度不够,也许发生滚珠丝杠扭转垂直轴线的平衡块重量局限性也会引起这个问题 当机床逐渐离开起始点时，转动滚珠丝杠所需的扭矩使它发生扭曲如果编码器安装在滚珠丝杠的受驱动端,它转动的角度将比在对端要稍大一点图５ 例如:在具有紧导轨或尺寸过小的滚珠丝杠的机床上，转动丝杠所需的扭矩，足以使丝杠扭曲0.５°/m因此,如果滚珠丝杠的俯仰误差值是l０mm，这个扭曲相称于ｌｍ具有0.0１4mm的总线性误差在去程测试中,由于这个扭曲，机床位置编码器的读数每ｌm将增长0.014mm再看看回程测试,即运营方向相反的状况当滚珠丝杠变化方向时,开始逐渐放松直到没有扭曲，然后在往相反的方向移动时，它又开始逐渐扭曲,直到施加足够的扭矩使机床轴线重新移动为止在这个放松和重新扭曲的过程中，机床保持静止不动，激光记录无移动，但是位置编码器在滚珠丝杠的回程（受驱动)端部,将观测到丝杠发生旋转（扭曲)。
这个反向效果给出的特性图显示,回程测试为去程测试的镜像 (3)建议：检查机床的俯仰和丝杆同轴度，丝杠也许偏心旋转检查并调节导轨塞铁检查控制器补偿 6.锯齿形ﻫ 图6显示在整个测试过程中误差都呈增长的趋势它的一种重要特性是,甚至在设为基准值或零的轴线位置土时，误差还在增长ﻫ (1)锯齿形也许因素激光干涉仪设立上也许有间题、丝杠误差、光学镜组的热漂移机床方面的问题：机械故障、编码器反馈不可靠ﻫ (2）建议如果误差很小（几种微米)，可以在光学镜组彼此接近时,设为基准值并重做测试保证光学镜组已有充足的时间适应环境温度开始测试之前，让机床预热 如果温度或其她环境条件在测试期间发生变化，则也许的因素是,激光设为基准值时，由于固定和移动光学镜组之间有间隙而引起的丝杠误差保证在重新测试之前,尽量减少丝杠产生误差的也许性 另一种也许是,由光学镜组适应环境引起的热漂移在重新测试之前,保证光学镜已有足够的时间适应环境温度 若丝杠误差和热漂移都不是引起误差的因素，则有也许是机械漂移也许机床轴线相对机床位置反馈系统发生移动,这也许是由编码器或线性计量仪安装不牢固引起也许是电机的热量传到机床的机体中使机床的温度逐渐提高。
若是这种状况,可以合理预测在一定次数的测试之后误差(单向)增长的速度将逐渐减少，由于有这种也许性，即怀疑产生移动的组件因热膨胀而移动的距离会受到物理性限制机械漂移最有也许产生负误差，并且所产生的坡度会是一种方向比另一种方向扁平ﻫ 也许是编码器信号噪音导致控制器的脉冲计数增长，也也许编码器信号电平与控制器输入不兼容图６7.花瓣形ﻫ 图７显示误差随着时间和距离不断增长花瓣形也许因素: (1)激光干涉仪设立上也许有问题，材料温度传感器定位不对的或者膨胀系数不对的ﻫ (2）机床方面的因素滚珠丝杠在测试期问温度提高、机床温度变化如果机床的滚珠丝杠在测试期间温度提高，将产生此类图形每次测试的特性曲线图显示误差随时间而增长为保证测试的精确度,建议在开始校准之前要让机床完全预热ﻫ 在以上例图中，安装滚珠丝杠的端部也许正好与行程起始点重叠,并且可在另一端产生轴向浮动如果滚珠丝杠在对端受到限制,图形将显示负坡度图７ 8．三角形ﻫ 图8显示误差呈线性增长，误差在行程最远端机床反转时浮现跃升然后，在回程测试回到与轴线起始点时，回到同样位置上三角形也许因素：ﻫ (1)激光干涉仪设立上也许有问题。
该曲线的误差大小，不太也许与仪器操作有关,重要去分析机床自身的误差源 (２)机床方面的因素在轴线外端部因导轨磨损而浮现偏转大机床上各齿条段对准不佳或装配不佳,线性编码器或感应式测量器（induｃtｏsyn)分段对准不佳或装配不佳图8 三、总结机床自身精度不佳会带来上述多种误差,但也不能排除在某种状况下激光干涉仪操作不当也是会带来较大误差伺服电机参数设立不当、电机与丝杆连接误差、检查机床的俯仰和丝杆同轴度 丝杠或传动系统故障、编码器问题或故障都会影响或被放大线性,影响机床精度为了让调试者直接精确的找到问题分析措施，建议：（１)车间激光干涉仪检测前机床须做到：机床润滑充足,机床预热（跑和１小时),检查激光校准状况及稳定状况检查材料温度测量不对的或波长补偿合理性２)维修者：多用量表,检具检查机床各项几何精度和各驱动部件锁紧状况,尽量避免强行拉丝杆、敲轴承从而影响机床部件精度。