激光干涉仪在数控机床维修中的应用

　　一台四轴加工中心在加工过程中出现机床震动故障，检查机床机械部件，肯定 Y 轴轴承磨损，更换轴承，机床正常。由于机床更换轴承致使机床的原点、定位精度丢失，为了恢复机床精度，用激光干涉仪检测和补偿机床 Y 轴定位精度，从而恢复机床精度。 1 、故障处理

　　分别检查机床各轴机械部件运行情况，发现 Y轴移动时震动声音明显。检测 Y 轴传动部件，发现 Y轴的角接触轴承磨损，找到故障发生的具体缘由，处理机床故障。

　　根据轴承型号购买更换轴承，重新装配轴承，连接 Y 轴伺服电机，机床能正常运行。但是，由于更换了 Y 轴轴承，机床 Y 轴传动部件重新装配，导致机床Y 轴的原点、定位精度丢失，为了恢复机床精度，需重新校准机床 Y 轴精度。而对机床定位精度的校准，目前使用激光干涉仪是最好的方法。因此文中使用激光干涉仪对机床 Y 轴精度进行检测并补偿，恢复机床精度。

　　2、精度恢复

　　由于机床Y轴传动部件重新装配、致使Y轴原点变化，需重新设置Y轴原点，具体步骤如下:

　　( 1) 设定参数 1815#4，Y 轴 = 0，绝对脉冲编码器原点位置;

　　( 2) 设定参数 1006#5，Y 轴 = 0，返回参考点的方向为正方向;

　　( ) 关机重启机床;

　　( 4) 手动移动机床 Y 轴，使伺服机电转动 1 转以上的距离;

　　( 5) 关机重启机床;

　　( 6) 选择方式移动机床Y轴到新的原 点位置;

　　( 7) 选择机床在 MDI 方式，设定参数 1815 #4，Y 轴 = 1。

　　( 1) 安装激光干涉仪

　　激光干涉仪检测装备采取的是 Rienshaw 公司生产的 XL-80 激光头、线性测量反射镜、线性干涉镜和波长补偿单元及相应的测试软件。具体安装连接图如图 1 所示。①安装激光头。将 XL-80 激光头水平安装在三角架上，连接电源，打开激光头预热 5 min，使激光稳定; ②安装 XC 补偿单元。将材料温度传感器、空气温度传感器与 XC 补偿单元连接。③安装测量镜组。将线性反射镜、线性干涉镜安装在机床主轴和工作台上，并对准激光。调剂 XL-80 激光头和反射镜的位置，以使光束穿过干涉镜，并由反射镜反射回来。移动激光头、干涉镜和反射镜，使丈量光束和参考光束在光靶的中间位置重叠。沿 Y 轴在坐标行程范围内移动，确保两束光保持重叠。④运行线性测试软件。将激光头和 XC 补偿单元和电脑连接，然后打开线性测试软件。

　　( 2) 检测数据的设置

　　在进行检测之前，需要进行系统参数的设置，主要确定检测轴的移动范围、检测间隔、检测次数、检测点数，具体设置数据如表 1 所示。

　　除了设置检测数据外，为了获得更好的补偿精度，应将机床的螺距误差补偿值和反向间隙设置为0。进入 FANUC 0i MD 数控系统的系统参数界面，具体方法如下: ①将系统处于 “MDI”模式; ②打开设定 ( SETTING) 画面，设定 “写参数”为 1; ③设定参数 81 5#0 = 0，确定螺距补偿功能已打开; ④ 620补偿参考点 Y 轴 = 218; ⑤ 621 负向最小点补偿号，Y 轴 = 200; ⑥ 622 正向最大点补偿号，Y 轴 = 219;⑦ 62 补偿倍率，Y 轴 = 1; ⑧ 624 补偿间隔，Y 轴= 0 000; ⑨打开螺距误差补偿表，把 200—218范围的数据清零; ⑩1851 反向间隙，Y轴 =0;瑏瑡重启机床。

　　( ) 编写检测程序

　　根据表 1 的数据编写机床检测程序，程序以下:

　　O1001; ( 主程序)

　　N10 M98 P1 L ; / /调用子程序一，检测 次

　　N20 M 0;

　　O0001; ( 子程序1)

　　N10 G90 G01 F2000;

　　N20 Y5. 0;

　　N 0 G4 X2. 0;

　　N40 Y0;

　　N50 G4 X4. 0;

　　N60 M98 P2 L17; / /调用子程序2

　　N70 Y-5. 0;

　　N80 G4 X2. 0;

　　N90 Y5. 0;

　　N100 G4 X4. 0

　　N110 M98 P L17; / /调用子程序3

　　N120 M99;

　　O0002; ( 子程序二)

　　N10 G91 Y- 0. 0;

　　N20 G4 X4. 0;

　　N 0 M99;

　　O000 ; ( 子程三)

　　N10 G91 Y 0. 0;

　　N20 G4 X4. 0;

　　N 0 M99;

　　( 4) 数据收集

　　将机床 Y 轴运行到原点→运行 Renishaw Laser XL线性测量软件 ( 软件设置值与表 1 对应) →运行测试程序→进行数据采集，采集的数据曲线。

　　2. 定位精度补偿

　　对收集的数据进行分析，设置补偿类型为增量值，符号转换为补偿值，用软件计算出螺距误差补偿数据，如图 所示。

　　根据图 的螺距补偿数据补偿机床误差，具体步骤如下:

　　( 1) 反向间隙补偿。Y轴的反向间隙为0.001 mm。设置反向间隙补偿参数 1851，Y 轴的为1;

　　( 2) 螺距误差补偿。打开系统螺距误差补偿表，输入图 的补偿数值，具体数据如表 2 所示。

　　2. 4 定位精度校验

　　机床 Y 轴补偿后，再次运行测试程序，丈量机床

　　的定位精度，收集数据。

　　Y 轴的定位精度为 0. 002 958 mm，精度已恢复。

　　、结束语

　　在数控机床维修过程中，机床机械故障排除、功能恢复后，注意机床各项精度的恢复，以保证机床的工作精度。激光干涉仪具有测量精度高、数据稳定、操作简单等优点，特别适合数控机床的定位精度检测与补偿。通过激光干涉仪对机床 Y 轴定位精度和反向间隙进行补偿，有效恢复了数控机床的定位精度。