何為數控機床位置精度，就是指一台機床的（de）刀尖所能夠達到（dào）控製係統程序設定的目標位置的（de）能力，也是用戶最為關注的技術指標及所能夠滿（mǎn）足加工精度的需求。

1. 激光（guāng）幹涉儀測量原（yuán）理

      激光器發射單一（yī）頻率光束射入（rù）線性幹涉鏡，然後分成（chéng）兩道光束，一道光束( 參考光束) 射向連接分光鏡的反射鏡，而第二道透射光束( 測量光束)則通過分光鏡射入第二個反射鏡，這兩道光束再反射回到分（fèn）光鏡（jìng），重新匯聚之後返回激光（guāng）器，其中會有一（yī）個探測器監控兩道光束之間的（de）幹涉( 見圖1) 。

      若光程差沒有變化時，探測器會在相長性和相消（xiāo）性幹涉（shè）的兩極之間找到穩定的信號。若光程（chéng）差有（yǒu）變（biàn）化時，探測（cè）器會在每一次光程變化時，在相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（lái）測量兩個（gè）光程之間的差異變化。

2. 激光幹涉儀的用（yòng）途

      激光幹涉儀是（shì）一種（zhǒng）以波長作為標準對被（bèi）測長度進行測量的儀器。激光幹涉儀（yí）是20 世（shì）紀60 年代末期問世的一（yī）種新型的（de）測（cè）量（liàng）設備（bèi），由美國HP 公司研（yán）製成功並於1970 年投入市場，隨即受到了（le）相關行業特別是機（jī）床製造業的重視，其主要在: 線形（xíng）、角度、垂（chuí）直度、直線度、平麵度等方麵上應用。隨著激光幹涉（shè）儀測量技術的不（bú）斷提高（gāo），測量軟件的不斷開發其測（cè）量範圍越來越廣泛，特別是在測量數（shù）控機（jī）床位置精度方麵用（yòng）途最為廣泛。

3. 激光幹涉（shè）儀測量數控機床位置精度

      ( 1) 測量環境（jìng）激光幹涉儀檢測數控機床位置（zhì）精度的最為理想（xiǎng）測量環境是在20℃ ± 2℃ 條件下（xià）進行。由於測量數控機床位置精度過程中工作現場很難控製在標準（zhǔn）恒溫條件下進行，因此必須充分考慮測量環境的（de）變化所引起的測量誤差。好在激光（guāng）幹涉儀本身具備（bèi）自動（dòng）補償功（gōng）能，它（tā）可根據測量環境的空氣溫度、相對濕度、空氣壓力和3 個材料溫度（dù）傳感器的變化情況對（duì）激光（guāng）光束波長進行自（zì）動修（xiū）正補償。但是在激光測量采集數據過程中（zhōng）避免突發冷熱氣流的產生，特別指出的是數（shù）控機床的傳動係統滾珠絲杠和光柵尺等所產生的綜合熱效應是影（yǐng）響數控機（jī）床（chuáng）位置（zhì）精度的主要誤差來源（yuán）。

      ( 2) 測量標準根據GB17421. 2—2000 評定標準《機床（chuáng）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（què）定》進行（háng）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（dìng）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（wǎng）是用戶最（zuì）為關注（zhù），並且（qiě）由此來評定機床精度的重要依據。

      ( 3) 測量準備工作在激光（guāng）幹（gàn）涉儀測量機床（chuáng）前（qián）必須（xū）保證被測（cè）機床的幾何精度合格（gé）。主要包括: 確保激光幹涉儀校（xiào）準係統完好、有效、準確、可靠，確保機床整機幾何精度檢驗合（hé）格，確保（bǎo）被測機床具備（bèi）檢測（cè）條件，確保機床控製係統（tǒng）參（cān）數設置正確，確保機床滑動部位運動自（zì）如，確保測量過程中工作環境溫度的恒定。

4. 測量方法

      ( 1) 安裝調試激光幹涉儀的線性折射鏡和線（xiàn）性反射鏡的安裝盡量選擇機床測（cè）量軸線位置( 刀具實際工作（zuò）範圍內) ，可以減（jiǎn）少產生阿（ā）貝誤（wù）差( 見（jiàn）圖2) 。線性折射鏡一（yī）般安裝在機床固（gù）定位置上( 機床主軸位置) ，線性反射鏡一般安裝在機床可動位置上 ( 機床（chuáng）回轉刀架位置) 。特別指出的是線性折射鏡與激（jī）光頭安裝（zhuāng）位（wèi）置盡量靠近，因為它們之間是盲區，激光幹（gàn）涉儀自動補（bǔ）償功（gōng）能無法（fǎ）進行，將會產生死程誤差。在調試線性（xìng）折射鏡和（hé）線性反射鏡的光（guāng）路（lù）時盡

     量使激光頭放射的兩束平行光的光（guāng）路相互一致。但是我們在（zài）實際調試光路時由於操作水平（píng）及安裝環境條件限製（zhì），可能產生光路的偏移，同（tóng）時也就產（chǎn）生餘弦誤差。不過我（wǒ）們在（zài）實際測量中（zhōng）做過試驗返回到激光頭光路的偏移量在0. 5mm 範圍內，將不會影響機床測量精度。如果光（guāng）路偏移（yí）量過大，光路信號不在（zài）測量區（qū）域範圍內，也（yě）就無（wú）法（fǎ）測量了。

      ( 2) 確定測（cè）量（liàng）目標（biāo）位置根據GB17421 評定標

      準中（zhōng）規定，機床規格小1 000mm 取不少於10 個測（cè）量目標位置，大於1 000mm 測量目標位置點數適當（dāng）增加，一般目標值取整數，但（dàn）是我們建議在目標值整數後麵加（jiā）上（shàng）三位小數。主要考慮機床滾珠絲杠的導程及編碼器的節距所產生的周期誤差，同時也考慮機床全程（chéng）上各目標位置上得到充分地采集（jí）。

      ( 3) 確定采集（jí）移動方式采集數據方式有兩種:一種是線性循環采集方法，另一（yī）種是（shì）線（xiàn）性（xìng）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: 采用沿著機床軸線快速移（yí）動（dòng），分別對每個目標位置（zhì）從正（zhèng）負兩個方向上重複移動五次測量出每個目標位置偏差，即運動部件達到實際位置減去目標位置之差（chà）。

      ( 4) 評定方法采用雙向計（jì）算方法進行評定機床的位置精度。目標位置為Pi，下（xià）標i 表示移動目標（biāo）位置中的（de）指定位置。實際位置為Pij，下標j 表示移動第j 次向第i 個目標位置移動時實際（jì）到達的位置。目標位置偏（piān）差為Xij，Xij = Pij － Pi。正、負方向目標位置為Xij↑、Xij↓。某一目（mù）標位置的單向平均（jun1）位置偏差為Xi↑或Xi↓，即

5. 結語

      測量數控（kòng）機床位置精度的方法很多，但最重（chóng）要的是看合同書上標注的所采用的（de）那種評定標準。各國家有各自不同的評定標準及測（cè）量方法，好在我們有一個可以共同遵（zūn）守的（de）國際（jì）標準（zhǔn）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（biàn）過來的（de），兩個標準（zhǔn）在數據分析（xī）數理統計和測量（liàng）結果上是完全一致，完全可以等同采（cǎi）用。