目前數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家多用激光干涉儀檢測機(jī)床坐標(biāo)定位系統(tǒng)精度,很少有人懷疑激光干涉儀的準(zhǔn)確性。的確,使用經(jīng)全面校準(zhǔn)(分別在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下校準(zhǔn))的雙頻激光干涉儀,在嚴(yán)格規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和熟練操作人員使用等條件下,檢測數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)定位精度是可以達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的準(zhǔn)確度要求。但很多生產(chǎn)廠家的現(xiàn)場條件屬非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境,達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件要求,其操作人員的熟練程度和應(yīng)對(duì)條件變化的處置能力也有差距,其檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性就值得懷疑了。
有些使用者用同一臺(tái)激光干涉儀檢測同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,上午檢測和下午檢測的結(jié)果竟相差10μm以上,不知該如何處理。有些計(jì)量部門曾用激光干涉儀對(duì)測長機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)和數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)精度進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)時(shí),也發(fā)現(xiàn)其測量結(jié)果與采用實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器(如二等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺、二等量塊、精密步距規(guī)等)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)的測量結(jié)果有很大差別,數(shù)值相差甚至大到10~20μm/1000mm。原因可能是多方面的,既有環(huán)境影響因素,如溫度變化梯度較大,也有人的操作方式不當(dāng)?shù)扔绊懸蛩兀踔吝可能有儀器本身的溫度傳感器不夠穩(wěn)定或帖附位置不恰當(dāng)?shù)纫蛩赜绊憽K栽诩す飧缮鎯x使用中,有必要先用步距規(guī)進(jìn)行校對(duì)。
校對(duì)方法很簡單:把步距規(guī)當(dāng)做被檢測對(duì)象,用激光干涉進(jìn)行檢測,如果測量結(jié)果與步距規(guī)實(shí)際值一致,說明激光干涉儀在本環(huán)境條件和使用方式下可準(zhǔn)確使用。如果測量結(jié)果與步距規(guī)實(shí)際值相差較大,需對(duì)激光干涉儀進(jìn)行誤差修正,然后再用修正過的激光干涉儀再次測量步距規(guī),直至測量結(jié)果與步距規(guī)實(shí)際值一致或誤差小到可以忽略。誤差修正的方法值得探討,可采用適當(dāng)修改初始溫度設(shè)定值或修改被測對(duì)象線膨脹系數(shù)設(shè)定值等方法,總之,誤差修正的目的是使再次校對(duì)時(shí),使激光干涉儀的顯示值等于或接近等于步距規(guī)的實(shí)際值。如此,可排除一些意想不到的影響激光干涉儀正確使用的因素,從而顯著提高激光干涉儀在現(xiàn)場環(huán)境下測量結(jié)果的準(zhǔn)確度(即減小測量結(jié)果的不確定度)。
中國測試技術(shù)研究院專門從事量塊、步距規(guī)和激光干涉儀校準(zhǔn)的專家黃曉蓉先生曾說過,現(xiàn)場環(huán)境下激光干涉儀不宜單獨(dú)使用,應(yīng)與經(jīng)校準(zhǔn)過的步距規(guī)比對(duì)使用,檢測結(jié)果會(huì)比較準(zhǔn)確。
[$page] 在使用校準(zhǔn)過的步距規(guī)與激光干涉儀進(jìn)行比對(duì)時(shí),需另外配備分辨力為0.001mm、示值重復(fù)性0.2μm以下的杠桿千分表(步距規(guī)生產(chǎn)廠家可配套供應(yīng))。校對(duì)用步距規(guī)宜選用安一公司專*生產(chǎn)的防護(hù)型步距規(guī),該型步距規(guī)可消除使用中因意外碰撞而喪失精度的重大缺陷。為便于外出人員攜帶,可選用中小規(guī)格(500mm以下)防護(hù)型步距規(guī)即可。校對(duì)用步距規(guī)總價(jià)約為激光干涉儀的十分之一,俗話說“買得起馬,配得起鞍”,花小錢,辦大事。
數(shù)控機(jī)床的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)雖未將步距規(guī)列為推薦檢測量具,但因現(xiàn)在的機(jī)床國家標(biāo)準(zhǔn)已與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌,均為推薦標(biāo)準(zhǔn),并不屬于強(qiáng)制執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際上并不禁止使用其他的檢測手段如步距規(guī)、量塊等傳統(tǒng)檢測量具,關(guān)鍵是保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
步距規(guī)屬于國際公認(rèn)的實(shí)物長度標(biāo)準(zhǔn)器,是三坐標(biāo)測量機(jī)國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)極力推薦的檢測量具,其準(zhǔn)確性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性得到國際公認(rèn)。因此,也有不少企業(yè)專門使用步距規(guī)檢測數(shù)控機(jī)床定位精度,如上海特略精密數(shù)控機(jī)床有限公司,專用安一公司生產(chǎn)的高精度步距規(guī)檢測本公司生產(chǎn)的精密數(shù)控機(jī)床,其機(jī)床定位精度高達(dá)±3μm,遠(yuǎn)高于同行的數(shù)控機(jī)床精度水平,實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床高檔、高價(jià)、高銷量,成為同行業(yè)的佼佼者,是成功應(yīng)用步距規(guī)檢測高檔數(shù)控機(jī)床的典型案例。
過去很長時(shí)期內(nèi),國內(nèi)不能生產(chǎn)高精度步距規(guī),一直依賴進(jìn)口。現(xiàn)在,桂林安一量具有限公司已能生產(chǎn)具有世界級(jí)水平的高精度步距規(guī)。曾有三臺(tái)規(guī)格1000mm的高精度步距規(guī),先后經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院和德國DKD-K-44301 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn),三臺(tái)步距規(guī)實(shí)測全程最大誤差均不超過±1.0μm,分別為+0.8μm、-0.6μm(中國計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn))和+0.46μm(德國DKD-K-44301校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室),與日本產(chǎn)同規(guī)格高精度步距規(guī)極限誤差±2.5μm相比,國產(chǎn)步距規(guī)技術(shù)指標(biāo)毫無遜色。
[$page] 步距規(guī)作為實(shí)物長度標(biāo)準(zhǔn)器,可用于檢測數(shù)控機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、影像測量儀和測高儀等精密儀器,更適于現(xiàn)場校對(duì)激光干涉儀,提高后者的測量準(zhǔn)確性。
數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收檢測、復(fù)檢檢測和定期維修檢測,與坐標(biāo)測量機(jī)的驗(yàn)收檢測、復(fù)檢檢測的內(nèi)容有許多相似之處。法定計(jì)量文件JJF 1064-2004《坐標(biāo)測量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16857.2-2006 《坐標(biāo)測量機(jī)的驗(yàn)收檢測和復(fù)檢檢測》和最新版國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10360-2:2009《坐標(biāo)測量機(jī)的驗(yàn)收檢測和復(fù)檢檢測》,都強(qiáng)烈推薦步距規(guī)作為實(shí)物長度標(biāo)準(zhǔn)器,用于檢測坐標(biāo)測量機(jī)。規(guī)格500mm步距規(guī)經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn),其測量結(jié)果的不確定度U=0.45μm,完全有資格作為激光干涉儀比對(duì)用的實(shí)物長度標(biāo)準(zhǔn)器,是激光干涉儀的好幫手。