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激光干涉仪在数控机床维修中的应用研究
编辑:商辉自动化设备(上海)有限公司  时间:2017-04-18

      数控机床维修是一项集计算机、自动控制、自动检测和电机拖动等于一体的技术,需要数控机床维修人员掌握大量的专业知识和丰富的数控机床维修经验。因此,在日常数控机床维修中,如何尽快的找到故障原因并排除故障,提高设备完好率,是数控机床维修人员的首要任务。当出现机床精度异常、零件表面质量变差等问题时,就需要借助一些先进的精度检测仪器。激光干涉仪作为数控机床精度常用的检测工具,能对数控机床进行线性测量、直线度测量、平面度测量、角度测量、回转轴分度精度等进行测量。其中线性测量功能通过机床运行一段直线插补程序,能检测线性坐标轴的定位精度、重复定位精度,反向间隙等。以Renishaw 公司生产的型号 XL-80 激光干涉仪为例,其线性测长精度可达到 ±0.5ppm(0~40℃ ),线性测量最长可以达到 80m,最高线性测长分辨率 0.001μm,最高测量速度 240m/min。对于不同的数控机床,检测的曲线各不相同,其完善的软件功能通过对不同的曲线进行分析,能够将影响机床精度的原因列出来,数控机床维修人员能够很直观通过分析图形和数据,了解到机床在哪些方面存在误差,这样就为调整和数控机床维修提供了充分的数据支持和指导,大大缩短数控机床维修时间,提高数控机床维修的效率。

1 激光干涉仪组件

  要测量线性轴的定位精度、重复定位精度和反向间隙等数据,需要使用激光测量系统的以下组件,主要有:XL 激光头、三脚架和云台、XC 环境补偿单元、空气温度传感器和材料温度传感器、线性测量光学镜组、光学镜安装组件及安装激光测量软件的计算机,如图 1 所示。



2 激光干涉仪工作原理

  多普勒效应(Doppler Effect): 任何形式的波传播,都是由于波源、接收器、传播介质或中间反射器的运动,会使频率发生变化的现象。这种因多普勒效应所引起的频率变化称为多普勒偏移或频移(Doppler Shift), 其频移大小与介质、波源和观察物的运动有关。如图 2 所示,XL 激光头射出的频率为 f0, 经过反射镜反射回来到激光头内的探测器,当反射镜不动时,其反射波频率 fr= f0。当反射镜以 v=dx/ dt的速度沿线性轴远离或者靠近激光头时,因为光程增加或减少了 2vt,反射波 fr的数值会减少或增加 2v /λ0,λ0为激光波长。


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