何為數控機床位置精度，就是指一台機床的刀尖所能夠（gòu）達到控製係統（tǒng）程序設定的目標位置的（de）能（néng）力，也是用戶最為關注的技術指標及所能夠（gòu）滿足加工精度（dù）的需求。

1. 激光幹涉儀測量原理

      激光器發射單一頻率光束射入線性幹涉鏡，然後分成兩道光束，一道光束( 參考光束) 射向連（lián）接分光鏡的反射鏡，而第二道透射光束( 測量光束（shù）)則通過分光鏡射入第二個反射鏡，這兩道光束再反射（shè）回到分光鏡，重新匯聚之（zhī）後返回激光器，其中會（huì）有一個探測器監控兩道光束之間的（de）幹涉( 見圖1) 。

      若光程差沒有（yǒu）變化時（shí），探測器會在相長性和相消性幹涉的兩極之間找到穩（wěn）定的信號。若光程差有變化時，探測器會在每一次光程變化時，在（zài）相（xiàng）長性和相消性幹涉的兩極之間找到變化信號，這些變化會被計算並用來測量兩個光程之間的差異變化。

2. 激光幹涉儀（yí）的（de）用途

      激光幹涉儀是一種以波（bō）長作為標準對（duì）被測（cè）長度進行（háng）測量的儀器。激光幹涉儀是20 世紀60 年代末期問世的一種新型的測（cè）量設備，由美國HP 公司研製成功並於1970 年投入市場，隨（suí）即受到了相關行業特別（bié）是（shì）機床（chuáng）製造業的重視，其主要在: 線形、角度、垂直度、直線度、平麵度等方麵上應用。隨（suí）著激光幹涉儀測量技術的不（bú）斷提高，測（cè）量軟件的不斷開發其測量範圍越來越廣泛，特（tè）別（bié）是（shì）在（zài）測（cè）量數控機床位置精度方麵用途最為廣泛。

3. 激光幹涉儀測量數控機（jī）床位置精度

      ( 1) 測量（liàng）環境激光幹涉（shè）儀檢（jiǎn）測數控機床位置（zhì）精度的最為理想測量環境是在20℃ ± 2℃ 條（tiáo）件下進行（háng）。由於測量數控機床位置精度過程中工作現場很（hěn）難控製在標準恒溫條件下進行，因（yīn）此必須充分考慮測量環境的變化所引起（qǐ）的測量（liàng）誤差。好在激光幹涉儀本身（shēn）具備自動補償（cháng）功能，它可（kě）根據測量環境的空氣溫度、相對（duì）濕（shī）度、空氣壓力和3 個材料溫度傳（chuán）感器的變化情況對激光光束波長進行自動修正補償。但是在激光測量采集數據過程中避免突發冷（lěng）熱氣流的產生，特別指出的是數控機床的傳動係（xì）統滾珠絲杠和光柵（shān）尺等所產生的綜合（hé）熱效應是影響數（shù）控機床位置精度（dù）的主要誤（wù）差來源。

      ( 2) 測量標準根據（jù）GB17421. 2—2000 評定標準《機床檢驗通則第二部分: 數控軸線的定位精度及重複定位精度的確定》進行評定。通常數控機床位置精度包括: P 為定位精度; Ps為重複定位精度; Pa為位置偏差; U 為反向偏差。這些評定關鍵項目，往往是用戶最為（wéi）關（guān）注，並且由此（cǐ）來評（píng）定機床精度的重要依據。

      ( 3) 測量準備工作在激光（guāng）幹涉儀（yí）測量機床前必須保證被測（cè）機床的幾（jǐ）何精度合格。主要包括（kuò）: 確保激光幹涉儀（yí）校準係統完好、有效（xiào）、準確、可靠，確保機床整機幾何精度檢驗合格，確保被測機床具備檢測（cè）條件，確保機床控（kòng）製係統參數設置正確，確保機床滑動部位運動自如，確保測（cè）量過程中（zhōng）工（gōng）作環境溫度的（de）恒定。

4. 測量方法

      ( 1) 安裝調試激光幹涉儀的（de）線（xiàn）性折射鏡和線性反射鏡的安裝（zhuāng）盡量選擇機床測量軸線位置( 刀具實際工作範圍內) ，可以減少產生阿（ā）貝誤（wù）差( 見圖2) 。線性折射鏡一般安裝在機床（chuáng）固定（dìng）位置上( 機床主軸位置) ，線性反射鏡（jìng）一般安裝在機床可動位置上（shàng） ( 機（jī）床回（huí）轉刀架位置) 。特別指出的是線性折射鏡與激光頭安裝位（wèi）置盡量（liàng）靠近，因為它們之間是盲區，激光幹涉儀自動補償功能無法進行（háng），將會（huì）產生死程誤（wù）差。在調試線性折射鏡和線性反射鏡（jìng）的光（guāng）路時盡（jìn）

     量使激光頭放射的兩束平行光的光路相（xiàng）互一致。但是我們在實際調試光路時（shí）由於操作水平及安裝環（huán）境條（tiáo）件限製，可能產生光路的偏移，同（tóng）時也就（jiù）產生餘（yú）弦誤差。不過我們在實際測量中做過試驗返回到激光頭光路的偏移量（liàng）在（zài）0. 5mm 範圍內（nèi），將不會影響機床測量精度。如果光路偏（piān）移量過大，光路信號不在測量區域範圍內，也就無法測量了。

      ( 2) 確定測量（liàng）目標位置根據GB17421 評定標

      準中規定，機床規格小1 000mm 取不少於10 個測量目標位置，大（dà）於1 000mm 測量目標位置點數適當增（zēng）加，一般目標值取（qǔ）整數，但是我們建議（yì）在目（mù）標值整數後麵加上（shàng）三位小數。主要考慮機床滾珠絲杠的導程及編碼（mǎ）器的節距所產生的周期誤差，同時也考慮機（jī）床全程（chéng）上各目標位置上得到充分地采集。

      ( 3) 確定采集移動方式采集數據方式有（yǒu）兩種:一種是（shì）線性循環采集方法，另一（yī）種是線性多階梯循環方法。GB17421 評定標準中（zhōng）采（cǎi）用線性循環采集方法。測量移動方式: 采（cǎi）用沿著機床軸線快速移動，分別對每個目標位置從正負兩個方向上重複移動五次測量出每個（gè）目標位置偏差，即運動部件達到實（shí）際位置減去目標（biāo）位置之差（chà）。

      ( 4) 評定方法采用雙向計算方法進行評定機床的位置精度。目標位置為Pi，下標i 表（biǎo）示移（yí）動目標位置中的指定位置。實際位置（zhì）為Pij，下標j 表示移動第j 次向第i 個目標位（wèi）置移動時實（shí）際到達的位置。目（mù）標位置偏差為Xij，Xij = Pij － Pi。正、負方向目標位置為Xij↑、Xij↓。某一目標位置的（de）單向平均位置偏差為Xi↑或Xi↓，即

5. 結語

      測量（liàng）數控機床位置（zhì）精（jīng）度的方法很多，但最重要的是看合同書上標注的所采用的那種評定標準（zhǔn）。各國家有各自不同的評定標準（zhǔn）及測量方法，好在我們有一個可以共同遵守的國際標準ISO230—2: 1997。目前我國采用的GB/T17421. 2—2000 標準是依據ISO230—2: 1997 標準修訂演變過來的，兩個標（biāo）準在數據分析數理統計和測量結果（guǒ）上是完（wán）全一致，完全可以等同采用。