摘要: 一台四軸加工（gōng）中心在加工過（guò）程中出現機床震（zhèn）動故障，檢查機床機械部件，確（què）定 Y 軸軸承磨損，更換軸承，機床正常（cháng）。由於機床更換軸承（chéng）導致機床的原點、定位精度丟失，為了恢複機床精度，用激光幹涉儀檢測和（hé）補償機床 Y 軸定位精度，從而（ér）恢複機（jī）床精度。
 
      關鍵詞: 故障; 激光幹涉儀; 檢測; 補償
   
      某單位 的 1 台 精 密 四 軸 加 工 中 心 是 1 台 配 備FANUC 0i MD 數控係統（tǒng）的國產精密型四（sì）軸四聯動的數控機床（chuáng），可以同時控製 X、Y、Z、A 4 個伺服控製軸和 1 個主軸。設（shè）備（bèi）運行時發出刺耳的（de）震（zhèn）動聲，導致機床無法正常運行。
 
      由於機床運行時出現震動（dòng），通過對設備情況了解，發（fā）現兩周前機床（chuáng）就開始出現震動，並且聲音越來越大，初步判斷是機床機械部分故障導致。
 
     1 、故障處理（lǐ）
 
     分（fèn）別檢（jiǎn）查機床各軸機械部件運行情況，發現 Y軸移動時震動聲音明顯。檢測 Y 軸傳動部件，發（fā）現 Y軸的（de）角接觸軸承磨損，找到故障發生的具體原因，處理機床故障。
 
     根據（jù）軸承型號購買更換軸承，重新裝（zhuāng）配軸承，連接 Y 軸伺服電機（jī），機床能正常運行（háng）。但是，由於更換了 Y 軸軸承，機床 Y 軸傳動部件重新裝配，導致機床Y 軸的（de）原點、定（dìng）位精度丟失，為了恢複機床精度，需重（chóng）新校（xiào）準機床（chuáng） Y 軸精度。而對於機床定位精度的校準，目前使用激光幹涉（shè）儀是最好的方法。因此（cǐ）文中使用（yòng）激光幹（gàn）涉（shè）儀對機床（chuáng） Y 軸精度進（jìn）行（háng）檢測並補償（cháng），恢複機床精度。
 
     2、精度恢（huī）複
 
     2. 1 Y 軸原點恢複
   
     由於機床 Y 軸傳動部件重新裝配、導（dǎo）致 Y 軸原點變（biàn）化，需重新設置 Y 軸原點，具體步驟如下:
 
     ( 1) 設定參數 1815#4，Y 軸 = 0，絕對脈衝編碼器原點位置;
     ( 2) 設定參數 1006#5，Y 軸（zhóu） = 0，返回參考點的方（fāng）向為正方向;
     ( 3) 關機重啟機床;
     ( 4) 手動移動機床 Y 軸，使伺服電機轉動（dòng） 1 轉以上的距離;
     ( 5) 關機重啟機床;
     ( 6) 選 擇 手 輪 方 式 移 動 機（jī） 床 Y 軸 到 新 的 原 點位置（zhì）;
     ( 7) 選擇機床在 MDI 方式，設定參數（shù） 1815 #4，Y 軸 = 1。
 
     2. 2 定位精度檢測（cè）
   
    機床 Y 軸建立原點正確，然後對機床 Y 軸定（dìng）位精度進 行 檢 測 補 償，恢 複 Y 軸（zhóu） 定（dìng） 位 精 度，具 體 步 驟（zhòu）如下（xià）:
 
    ( 1) 安裝激光（guāng）幹涉儀
 
    激光幹涉儀檢測設備采用的是 Rienshaw 公司生產的 XL-80 激光頭、線性測量反射鏡、線性（xìng）幹涉鏡和波長補償單元及相應的測試軟件。具體安裝連接（jiē）圖如圖 1 所示（shì）。①安裝激光頭（tóu）。將 XL-80 激光頭水平安裝在三角架上，連接電源，打開激光頭預熱 5 min，使激光穩定; ②安裝 XC 補償單元。將材料溫度傳感器、空氣溫度（dù）傳感器與（yǔ） XC 補償單元連接。③安裝測（cè）量鏡組。將線性（xìng）反射鏡、線性幹涉鏡安裝在機床主軸和工作台上，並對準激光。調整 XL-80 激光頭和反射鏡的（de）位置，以使光束穿過幹涉鏡，並（bìng）由反射鏡反射回來。移動激光（guāng）頭、幹涉鏡和反射（shè）鏡，使測量光束和參考光束在光靶的中間位置重疊（dié）。沿 Y 軸在坐標行程範圍內移動，確保兩束光保持（chí）重疊。④運行線性測試軟件。將激光頭和 XC 補（bǔ）償單元和電腦連接，然後打開（kāi）線（xiàn）性測試軟件。
 
     ( 2) 檢測數據的（de）設（shè）置
    
    
    
     在進行檢測之前，需要進行係（xì）統參（cān）數的設置，主要確（què）定檢測軸的移動範圍、檢測（cè）間隔、檢測次（cì）數、檢測點（diǎn）數（shù），具體設置數據如表 1 所示。
  
    
    
     除了設置檢測數據（jù）外（wài），為了獲得更好的補償精（jīng）度，應將機床的螺距誤差補（bǔ）償值和反向間隙設置為0。進入（rù） FANUC 0i MD 數控係統（tǒng）的係統參數界麵（miàn），具體（tǐ）方法如下: ①將係統處於 “MDI”模（mó）式; ②打開設定 ( SETTING) 畫（huà）麵，設定 “寫參數”為 1; ③設定參數 8135#0 = 0，確定螺距補償功能已打開; ④3620補償參考點 Y 軸 = 218; ⑤3621 負向最小點補償號，Y 軸（zhóu） = 200; ⑥3622 正向最大點補（bǔ）償號，Y 軸 = 219;⑦3623 補償倍率，Y 軸 = 1; ⑧3624 補償間隔，Y 軸= 30 000; ⑨打開螺距誤差補償表，把 200—218 範
圍的數據清零; ⑩1851 反向間隙，Y 軸 = 0; 瑏瑡重啟機床。
 
    ( 3) 編寫（xiě）檢測（cè）程序
   
根據表 1 的數據編寫機床檢測程序，程序如下:
O1001; ( 主程序)
N10 M98 P1 L3; / /調用（yòng）子程序一，檢測 3 次
N20 M30;
O0001; ( 子程序（xù）一)
N10 G90 G01 F2000;
N20 Y5. 0;
N30 G4 X2. 0;
N40 Y0;
N50 G4 X4. 0;
 
N60 M98 P2 L17; / /調（diào）用子程序二
N70 Y-5. 0;
N80 G4 X2. 0;
N90 Y5. 0;
N100 G4 X4. 0
N110 M98 P3 L17; / /調用子程序三
N120 M99;
O0002; ( 子程序二（èr）)
N10 G91 Y-30. 0;
N20 G4 X4. 0;
N30 M99;
O0003; ( 子程三)
N10 G91 Y30. 0;
N20 G4 X4. 0;
N30 M99;
   
    ( 4) 數（shù）據采（cǎi）集
   
    將機床 Y 軸（zhóu）運行到原點→運行 Renishaw Laser XL線性測（cè）量軟件（jiàn） ( 軟件設置值與表 1 對應) →運行測（cè）試程序→進行數據采集，采集的數據曲線如圖 2 所示。可知: 機床的定位精度為 0. 020 846 mm，誤差比較大。
  
    
  
    2. 3 定位精度補償
 
    對采集的數據（jù）進（jìn）行分析，設置補償類型為增量（liàng）值，符號轉換為補償值，用軟件計算出螺（luó）距誤差補償數據，如圖 3 所示（shì）。
 
    根據圖 3 的螺距補償數據（jù）補償（cháng）機床誤差，具體步驟如下:
 
    ( 1) 反向間隙補償。由圖 3 可知 Y 軸的反（fǎn）向間（jiān）隙為 0. 001 mm。設置反向間隙補償參（cān）數 1 851，Y 軸的為 1;
    ( 2) 螺距誤差補償（cháng）。打開係統螺（luó）距誤差補償表，輸入圖 3 的補償數值，具體數據如表 2 所示。
  
   

  
    
    
    2. 4 定位精度校驗
   
   機床 Y 軸補償後，再次運行測試（shì）程序，測量機床
的定位精度（dù），采集數據如圖 4 所示。可以看出: 機床
Y 軸的定位（wèi）精（jīng）度為（wéi） 0. 002 958 mm，精度已經恢複。
  
   
    
   3 、結束語
 
   在（zài）數控機床維修過程中，機床機械故障排除、功能恢複（fù）後，注意（yì）機床各項（xiàng）精度的（de）恢複，以保證機床的工作（zuò）精度。激（jī）光幹涉儀（yí）具（jù）有測量精度高、數據穩定、操作簡單等優點，特別適合數（shù）控機床的定位（wèi）精度檢測與補償。通過激光幹（gàn）涉（shè）儀（yí）對機床 Y 軸定位精度和反向（xiàng）間隙（xì）進行（háng）補償，有效恢複（fù）了數（shù）控機床的定位精度（dù）。