【正文】 (420)(w)軸線(xiàn)雙向定位精度 A: 雙向系統(tǒng)偏差和使用覆蓋因子2的單向標(biāo)準(zhǔn)偏差聯(lián)合的范圍值。 (417)(u)軸線(xiàn)的雙向平均定位偏差 M：沿著或繞著軸線(xiàn)在任意目標(biāo)位置點(diǎn)的最大和最小平均位置偏差或 數(shù)值的代數(shù)差值。 (412) (413) (414)(s)軸線(xiàn)的單向系統(tǒng)定位偏差或:沿著或繞著軸線(xiàn)在單向趨近任意目標(biāo)位置點(diǎn)的最大平均位置偏差和最小平均位置偏差 數(shù)值的代數(shù)差值。 (47) (48)(p)單向重復(fù)定位精度 或：使用覆蓋因子2的擴(kuò)展不確定度取得的目標(biāo)位置的范圍值。(h)擴(kuò)展不確定度 用于量化在測(cè)量結(jié)果可能包含的偏差間隔(i)覆蓋因子 為取得擴(kuò)大偏差而使用的組合標(biāo)準(zhǔn)偏差乘數(shù)因子(j)單向平均位置偏差 、： n次單向趨近目標(biāo)位置時(shí)，位置偏差的數(shù)學(xué)平均值。符號(hào)表示以正向趨近目標(biāo)點(diǎn)，符號(hào)則表示以負(fù)方向趨近，例如和。(c)目標(biāo)位置 （i＝1～m） 編程控制運(yùn)動(dòng)部件通過(guò)的點(diǎn)，附錄中定義了沿軸線(xiàn)或繞軸線(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)的選取方法。(b)測(cè)量行程 軸線(xiàn)行程的一部分，用于數(shù)據(jù)集體。注意：該方法不適用于同時(shí)在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行多個(gè)軸測(cè)試的情況。在本文里，只討論國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 2302,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) GB 1093189，日本標(biāo)準(zhǔn) JIS B 6336及德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) VDI/DGQ 3441。因此，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床位置精度檢測(cè)時(shí)，應(yīng)以雙頻激光干涉儀檢測(cè)法為準(zhǔn)。另外,如果測(cè)量時(shí)安裝不得當(dāng),由安裝所造成的誤差也是不可忽略的 對(duì)比和分析對(duì)比和雙頻激光干涉儀檢測(cè)法中誤差組成，可發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻度尺和光學(xué)讀數(shù)顯微鏡檢測(cè)法中的誤差包含的誤差更多，誤差更大。然后采集線(xiàn)性數(shù)據(jù)。當(dāng)反光鏡沿著機(jī)床的整個(gè)運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度移動(dòng)時(shí)，檢查線(xiàn)性數(shù)據(jù)采集軟件中顯示的信號(hào)強(qiáng)度。(9)保持光束和測(cè)量軸準(zhǔn)直。 上下左右移動(dòng)反光鏡，使從反光鏡返回的光束與干涉鏡的光束在光閘的光靶上互相重疊。(8)達(dá)到軸的末端時(shí)，將機(jī)床移回，使反光鏡及線(xiàn)性反射鏡互相靠近。在看到光束移開(kāi)光靶時(shí)再次停止。 圖 312（6）用三腳架左邊中間的大旋鈕，調(diào)整激光頭的水平位置，使兩道光束擊中光靶的中心。圖 310（4）使用三腳架中心主軸上的高度調(diào)整輪使激光頭上下旋轉(zhuǎn)，直到兩道光束都擊中光靶中心。圖 38（2）移動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，當(dāng)光束離開(kāi)光靶外圓時(shí)停止移動(dòng)。在激光頭處，任何光束的光路準(zhǔn)直誤差產(chǎn)生的影響都會(huì)加倍，可以很容易發(fā)現(xiàn)。圖 36，使光束回到光靶的中心。準(zhǔn)直激光器，使光束通過(guò)整個(gè)運(yùn)動(dòng)軸擊中光靶的中心。(3)簡(jiǎn)單線(xiàn)性準(zhǔn)直步驟如果對(duì)使用這個(gè)系統(tǒng)很有經(jīng)驗(yàn)，可以使用簡(jiǎn)便快捷的快速準(zhǔn)直步驟。用于測(cè)量線(xiàn)性定位的典型系統(tǒng)設(shè)置如圖 35 所示：圖 35 用于測(cè)量定位的典型系統(tǒng)設(shè)置（2）進(jìn)行線(xiàn)性測(cè)量的一般步驟：。定位測(cè)量是通過(guò)監(jiān)控測(cè)量及參考光束間光路差異的變化進(jìn)行（兩個(gè)光學(xué)元件間的差分測(cè)量與ML10激光器的位置無(wú)關(guān)）。兩道光束再反射回分光鏡，重新匯聚之后返回激光頭，其內(nèi)部的一個(gè)探測(cè)器監(jiān)控兩道光束間的干涉。圖 34 測(cè)量原理ML10激光器的光束射入線(xiàn)性干涉鏡，再分為兩道光束。分光鏡管上標(biāo)有兩個(gè)箭頭顯示其方位。[3] 雷尼紹激光校準(zhǔn)系統(tǒng)下面以使用英國(guó)雷尼紹激光校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行線(xiàn)性測(cè)量為例，介紹雙頻激光干涉儀檢測(cè)法：(1)線(xiàn)性測(cè)量原理圖 33 線(xiàn)性測(cè)量的光學(xué)設(shè)置將一個(gè)線(xiàn)性反射鏡連接到具有兩個(gè)緊螺紋的分光鏡上，組成“線(xiàn)性干涉鏡”，作為激光束的參考路徑。計(jì)數(shù)器在時(shí)間t內(nèi)計(jì)取頻率為的脈沖數(shù)N相當(dāng)于在t區(qū)間內(nèi)對(duì)f積分，即:由于而所以故測(cè)量距離L為式中 N －－――累計(jì)脈沖數(shù) ――――激光波長(zhǎng)C ――――光速因此，當(dāng)移動(dòng)可動(dòng)反射鏡8時(shí)，可通過(guò)累計(jì)脈沖數(shù)得到測(cè)量距離。另一部分光束通過(guò)分光器3進(jìn)入偏振分光器6,其中平行于分光面的頻率為的線(xiàn)偏振光完全通過(guò)分光器6到達(dá)可動(dòng)反射鏡8，可動(dòng)反射鏡8以速度V移動(dòng)時(shí)，由于多普勒效應(yīng)產(chǎn)生差頻，這時(shí)變成（).而垂直于分光面的頻率為的線(xiàn)偏振光完全發(fā)射到固定反射鏡7。分光器3將一部分光束反射，經(jīng)檢偏器4形成:拍頻信號(hào)。設(shè)兩束光振幅相同，頻率分別為和（和相差很?。Ｍ瑫r(shí)要盡量提高溫度測(cè)量的精度。式(34)中,表示由于測(cè)量過(guò)程中溫度測(cè)量不準(zhǔn)確而造成的誤差1im4= （35）（5）估讀誤差 1im 5測(cè)量總誤差為:1im總= （36）從上面分析可以看出,在諸項(xiàng)誤差中,溫度誤差中的線(xiàn)膨脹系數(shù)的誤差和溫度測(cè)量的誤差兩項(xiàng)是影響最大的,它不但包括溫度測(cè)量的誤差,還包括標(biāo)準(zhǔn)件和被測(cè)件各部位的溫度均勻性。其量值大小與其測(cè)量長(zhǎng)度L及兩軸之間夾角H的余弦成正比.即:1im3=L(1cosH),由于用杠桿千分表進(jìn)行校正,其,此項(xiàng)誤差可忽略不計(jì)（4）溫度誤差1im 4由于測(cè)量過(guò)程中線(xiàn)紋尺和機(jī)床的光柵尺存在著溫度誤差,必須對(duì)各點(diǎn)的位置偏差進(jìn)行誤差修正。一般有線(xiàn)性循環(huán)和階梯循環(huán)兩種方式 誤差分析標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻度尺和光學(xué)讀數(shù)顯微鏡檢測(cè)法測(cè)量誤差來(lái)源及分析如下（1）儀器的極限誤差1im 1（2）標(biāo)準(zhǔn)件的誤差1im 2它是標(biāo)準(zhǔn)器本身固有的誤差,與測(cè)量方法無(wú)關(guān)。運(yùn)動(dòng)換向需要的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置應(yīng)靠在被測(cè)坐標(biāo)軸線(xiàn)的端點(diǎn)位置。j取1,2,m,T――目標(biāo)位置的間距。目標(biāo)位置的選擇必須客觀真實(shí)地反映其周期誤差。當(dāng)數(shù)控機(jī)床沿被測(cè)坐標(biāo)軸的軸線(xiàn)方向上作直線(xiàn)移動(dòng)到目標(biāo)位置p1,p2,p3,pj時(shí)(下標(biāo)為目標(biāo)位置序號(hào)),通過(guò)讀數(shù)顯微鏡從精密線(xiàn)紋尺精確讀出該目標(biāo)位置的讀數(shù)值,經(jīng)過(guò)誤差修正得到該目標(biāo)位置的實(shí)際位置 (i為檢測(cè)序號(hào))。鑒于目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)很少再使用測(cè)微儀和成組塊規(guī)進(jìn)行機(jī)床位置精度檢測(cè)，本文不再對(duì)它進(jìn)行介紹，只對(duì)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻度尺和光學(xué)讀數(shù)顯微鏡檢測(cè)法及雙頻激光干涉儀檢測(cè)法進(jìn)行介紹。這誤差越大則定位精度和重復(fù)定位精度也越差。在靠近行程的中點(diǎn)及兩端的三個(gè)位置分別進(jìn)行多次測(cè)量（一般為七次），求出各個(gè)位置上的平均值，以所得平均值中的最大值為失動(dòng)量的測(cè)量值 。（3）直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)返回精度 原點(diǎn)返回精度，實(shí)質(zhì)上是該坐標(biāo)軸上一個(gè)特殊點(diǎn)的重復(fù)定位精度，因此它的測(cè)定方法完全與重復(fù)定位精度相同。以三個(gè)位置中最大一個(gè)差值的二分之一，附上正負(fù)符號(hào)，作為該坐標(biāo)的重復(fù)定位精度。（2）直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)重復(fù)定位精度的檢測(cè) 檢測(cè)用的儀器與檢測(cè)定位精度所用的相同。目前大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都是半閉環(huán)的伺服系統(tǒng)，它不能補(bǔ)償滾珠絲杠的熱伸長(zhǎng)，～。如果此時(shí)又不恰當(dāng)?shù)厥褂脭?shù)控系統(tǒng)的間隙補(bǔ)償功能，就造成交叉型曲線(xiàn)。滾珠絲杠在行程內(nèi)間隙過(guò)盈不一致和導(dǎo)軌副在行程各段的負(fù)載不一致等是造成反射間隙不均勻的主要原因。這里可以用數(shù)控間隙補(bǔ)償功能修改間隙補(bǔ)償值來(lái)使正、反向曲線(xiàn)接近。另外，機(jī)床運(yùn)行時(shí)正、反向定位精度曲線(xiàn)由于綜合原因，不可能完全重合，甚至于出現(xiàn)圖26所示的情況。圖 25 定位精度曲線(xiàn)此外，數(shù)控機(jī)床現(xiàn)有定位精度都是以快速定位測(cè)定，這也是不全面的。為了反映出多次定位中的全部誤差，ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每個(gè)定位點(diǎn)按五次測(cè)量數(shù)控算出平均值和散差。圖24 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)定位精度檢測(cè)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的規(guī)定（ISO標(biāo)準(zhǔn)），對(duì)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)，就以激光測(cè)量（圖24 a）為準(zhǔn)。（1）直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)定位精度檢測(cè) 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)定位精度一般都在機(jī)床和工作臺(tái)空載條件下進(jìn)行?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)工具有：360度齒精確分度的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)或角度多面體、高精度圓光柵及平等光管等。直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)工具有：測(cè)微儀和成組塊規(guī)，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻度尺和光學(xué)讀數(shù)顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。(6)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)重復(fù)定位精度。(3)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)反向間隙(失動(dòng)量)測(cè)定。［6］ 機(jī)床位置精度的主要檢測(cè)項(xiàng)目機(jī)床位置精度的主要檢測(cè)項(xiàng)目有:(1)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位置精度(包括X,Y,Z,U,V,W軸)。除上述四種特征分量之外，對(duì)有坐標(biāo)原點(diǎn)之坐標(biāo)行程的檢測(cè)，還有一個(gè)測(cè)量原點(diǎn)復(fù)歸精度(一般是由熱影響所致的“零點(diǎn)飄移”引起)的問(wèn)題，亦應(yīng)進(jìn)行測(cè)量并規(guī)定允差。對(duì)于微小量進(jìn)給加工和校正移動(dòng)的準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)，最小可能移動(dòng)量十分重要。 最小可能移動(dòng)量最小可能移動(dòng)量，是機(jī)床移動(dòng)執(zhí)行部件實(shí)際能夠給出的最小位移量。失動(dòng)量的測(cè)量如圖23。它可由反復(fù)向同一目標(biāo)位置沿同方向多次定位得到(圖22). 反向定位的失動(dòng)量失動(dòng)量為在向某一位置作正向和負(fù)向定位后，兩個(gè)靜止位置之差。(即隨機(jī)誤差)分散性是機(jī)床移動(dòng)部件反復(fù)移向各個(gè)目標(biāo)位置時(shí)，實(shí)際到達(dá)位置的精確性。系統(tǒng)誤差對(duì)定位精度影響很大，尤其周期性誤差的存在，將使移動(dòng)長(zhǎng)度的很小改變，導(dǎo)致位置誤差的很大變化。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因，主要是機(jī)床位移系統(tǒng)的基本元件(如絲杠、螺母、軸承等)或位移測(cè)量系統(tǒng)的基本元件(如刻線(xiàn)尺、同步感應(yīng)器定尺等)或溫度變化的影響等的誤差。 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在一定或整個(gè)行程中的系統(tǒng)性誤差(圖21)。[6] 定位誤差的特征分量一個(gè)移動(dòng)部件沿直線(xiàn)(或圓)向既定位置趨近定位，總會(huì)存在定位誤差。第2章 位置精度 數(shù)控機(jī)床位置精度的概念數(shù)控機(jī)床定位精度指的是機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動(dòng)部件所能達(dá)到的目標(biāo)位置的準(zhǔn)確程度。[2][7][8] 本文的主要內(nèi)容本文對(duì)數(shù)控機(jī)床位置精度的概念、誤差組成和相關(guān)檢測(cè)方法――標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻度尺和光學(xué)讀數(shù)顯微鏡檢測(cè)法和雙頻激光干涉儀檢測(cè)法及相關(guān)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)――中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 1093189,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 2302,德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) VDI/DGQ 3441和日本標(biāo)準(zhǔn) JIS B 6336進(jìn)行了介紹，同時(shí)通過(guò)表格、曲線(xiàn)和文字等方式對(duì)數(shù)控機(jī)床位置精度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，指出了評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。因?yàn)椴煌瑥S商采用不同的定位精度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),檢驗(yàn)方法各異,所以單從廣告提供的允差值并不能正確比較數(shù)控機(jī)床定位精度的水平?！痹撘?guī)范又著重指出:“在一切有定位裝置的機(jī)床，特別是數(shù)控