应用激光干涉仪完成RAMMATTIC1201数控机床螺距误差补偿
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摘要 对每个工厂来讲，购买数控机床都是一笔相当可观的投资。为了保证机床安装完成后迅速投入生产，必须保证精度在合格范围内。因此检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等机床精度尤为关键和重要。
中图分类号TG5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0194-02
1 SINUMERIK 840D系统简介
SINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880和840C的三CPU结构：人机通信CPU（MMC-CPU）、数字控制CPU（NC-CPU）和可编程逻辑控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互为支持。
2 SINUMERIK 840D系统机床的螺距误差补偿
2.1 螺距误差补偿（LEC）
数控机床“间接测量”原理：行程范围内任意位置上的丝杠的螺距为恒定不变的，这样坐标轴的实际位置可以由驱动轴的位置导出。但由于轴的制造质量存在差异，加之测量手段本身的误差（比较起来还算小的）和与机床有关的其他误差影响，因此或多或少的存在偏差。这样的综合误差可以通过轴的全行程范围内的一条误差曲线而求得。测量时需用一个高精度仪器作为基准测量工具。例如：激光干涉仪。通过将相应的螺距误差补偿值输入控制器中，可大大提高机床的加工精度，降低加工工件的误差。
螺距误差补偿是按轴进行的，与其相关的轴参数有两个：
MD38000最大补偿点数
MD32700螺距误差补偿使能
MD32700=0禁止，可以修改补偿值，补偿值不生效
MD32700=1使能，补偿文件写保护，补偿值生效
* 在此需要特别说明的是机床螺距误差补偿值是在该轴返回参考点后才生效。
2.2 螺距误差补偿的方法
螺距误差补偿的方法有两种，
方法一：
・系统自动生成补偿文件
・将补偿文件传入PC计算机中
・将修改后的补偿文件在传回系统中
方法二：
・系统自动生成补偿文件
・将补偿文件的文件格式改为加工程序格式
・通过840D的MMC输入补偿值
・将修改后的补偿文件运行一遍即可将补偿值送入系统中
3 雷尼绍激光干涉仪的介绍
雷尼绍ML10高性能激光干涉仪是机床、三坐标测量机及其它定位装置精度校准用的高性能仪器。ML10激光测量系统所有功能设计都与Laser 10 软件配合使用。除了测量和分析诊断功能外，此软件包的标准配置还包括动态测量、旋转轴测量、双轴测量和电子水平仪及千分表程序接口模块。
该激光干涉仪系统通过接口与IBM 兼容的PC 机（包括笔记本计算机）连接，在灵活、直观的软件控制下进行自动测量，既节省了测量时间，又避免了人为误差，并能按国际上通行的标准进行数据分析处理，如ISO230-2、JIS-B6330、VDI3441、VDI2617、ASME B89等并适用中国国家标准GB17421-2000等，以便于按不同标准进行机床精度的评定和比较。
4 RAMMATIC1201蓝宝蒂数控机床螺距误差补偿实例
4.1 螺距误差补偿所需镜组
图 1 螺距误差补偿镜组
组件包括：
线性反射镜及安装螺钉；
角度反射镜；
角度干涉镜；
两个光靶。
4.2 螺距误差补偿镜组摆放的两种组合方式
图2和图3将显示两种如何配置镜组以执行螺距误差测量。连接角度干涉镜的线性反射镜会将参考光束射回 ML10 探测器光孔。 角度反射镜会将测量光束通过角度干涉镜射回 ML10。在测量时，其中一个光学元件保持不变，而另一个则沿着线性轴移动。通常，反射镜设置为移动的光学元件，即反射镜固定在被测轴上，随轴移动而运动，而干涉镜则作为固定的元件，即干涉镜一般固定在机床主轴上不随被测轴的移动而运动。
图 2 镜组摆放组合方式1
图 3 镜组摆放组合组合方式2
4.3 RAMMATIC1201蓝宝蒂数控机床螺距误差补偿具体步骤
1）准备；
2）选择被测量轴及键入细节；
3）将被测量轴误差补偿参数清零；
4）调整激光和光学镜；
5）产生目标点；
6）采集数据设定；
7）采集原始数据并分析数据；
8）产生误差补偿值；
9）将误差补偿值传送给数控系统并检查补偿效果；
10）检查补偿结果。
4.4 螺距误差补偿功能使用时的注意事项
螺距误差补偿功能的开发不仅提高了数控机床定位精度，而且缩短了生产周期，在使用螺距误差补偿功能时要做好前后的辅助工作。
1）在激光测量前必须确保机床的几何精度合格及机床装配的完整性，或不影响激光测量结果的前提下进行测量；
2）被补偿轴必须在确保重复定位精度合格的前提下进行螺距补偿；
3）进行螺距补偿的数控机床在出厂前应在《机床精度检验单》或《机床电器参数表》上注明该机床使用了螺距补偿参数，并给用户附带机床螺距补偿参数表；
4）当测量较长距离或测量角度或直线度时，激光读数可能会有显著的不稳定性。很可能是由于激光束受到空气挠动的影响。因此，干涉最好是在温度均匀非常静止的空气中（没有任何挠动）或在被剧烈搅动或由风扇循环的空气中进行。
5 结论
另外经验也表明，80%已投入生产使用的机床在使用一段时间后，处在非正常超性能工作状态，甚至超出其潜在承受能力。因此新机床在使用半年后需再次进行检定，之后可每年检定一次。定期使用雷尼绍激光干涉仪检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等定位精度，可切实改善生产使用中的机床精度，改善零件加工质量，不至于产生废品，大大提高机床利用率。
参考文献
[1]李继中.数控机床螺距误差补偿与分析[J].组合机床与自动化加工技术，2010，2:98-101.
[2]杨永，向丹，姚屏.数控机床螺距误差补偿技术研究[J].工具技术，2007，6:83-85.