目前數控機床生產廠家多用激光干涉儀檢測機床坐標定位系統精度,很少有人懷疑激光干涉儀的準確性。的確,使用經全面校準(分別在標準環境和非標準環境下校準)的雙頻激光干涉儀,在嚴格規定的標準環境和熟練操作人員使用等條件下,檢測數控機床的坐標定位精度是可以達到國家有關標準規定的準確度要求。但很多生產廠家的現場條件屬非標準環境,達不到上述標準環境條件要求,其操作人員的熟練程度和應對條件變化的處置能力也有差距,其檢測結果的準確性就值得懷疑了。有些使用者用同一臺激光干涉儀檢測同一臺數控機床,上午檢測和下午檢測的結果竟相差10μm以上,不知該如何處理。有些計量部門曾用激光干涉儀對測長機、三坐標測量機和數控機床的坐標精度進行檢定/校準時,也發現其測量結果與采用實物標準器(如二等標準線紋尺、二等量塊、精密步距規等)進行校準時的測量結果有很大差別,數值相差甚至大到10~20μm/1000mm。
原因可能是多方面的,既有環境影響因素,如溫度變化梯度較大,也有人的操作方式不當等影響因素,甚至還可能有儀器本身的溫度傳感器不夠穩定或帖附位置不恰當等因素影響。所以在激光干涉儀使用中,有必要先用步距規進行校對。校對方法很簡單:把步距規當做被檢測對象,用激光干涉進行檢測,如果測量結果與步距規實際值一致,說明激光干涉儀在本環境條件和使用方式下可準確使用。如果測量結果與步距規實際值相差較大,需對激光干涉儀進行誤差修正,然后再用修正過的激光干涉儀再次測量步距規,直至測量結果與步距規實際值一致或誤差小到可以忽略。誤差修正的方法值得探討,可采用適當修改初始溫度設定值或修改被測對象線膨脹系數設定值等方法,總之,誤差修正的目的是使再次校對時,使激光干涉儀的顯示值等于或接近等于步距規的實際值。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場環境下測量結果的準確度(即減小測量結果的不確定度)。
中國測試技術研究院專門從事量塊、步距規和激光干涉儀校準的專家黃曉蓉先生曾說過,現場環境下激光干涉儀不宜單獨使用,應與經校準過的步距規比對使用,檢測結果會比較準確。
在使用校準過的步距規與激光干涉儀進行比對時,需另外配備分辨力為0.001mm、示值重復性0.2μm以下的杠桿千分表(步距規生產廠家可配套供應)。校對用步距規宜選用安一公司專*生產的防護型步距規,該型步距規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,可選用中小規格(500mm以下)防護型步距規即可。校對用步距規總價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。
[$page] 數控機床的有關標準雖未將步距規列為推薦檢測量具,但因現在的機床國家標準已與國際標準接軌,均為推薦標準,并不屬于強制執行的國家標準,實際上并不禁止使用其他的檢測手段如步距規、量塊等傳統檢測量具,關鍵是保證測量結果的準確性。
步距規屬于國際公認的實物長度標準器,是三坐標測量機國際標準和國家標準極力推薦的檢測量具,其準確性、實用性和經濟性得到國際公認。因此,也有不少企業專門使用步距規檢測數控機床定位精度,如上海特略精密數控機床有限公司,專用安一公司生產的高精度步距規檢測本公司生產的精密數控機床,其機床定位精度高達±3μm,遠高于同行的數控機床精度水平,實現了數控機床高檔、高價、高銷量,成為同行業的佼佼者,是成功應用步距規檢測高檔數控機床的典型案例。
過去很長時期內,國內不能生產高精度步距規,一直依賴進口。現在,桂林安一量具有限公司已能生產具有世界級水平的高精度步距規。曾有三臺規格1000mm的高精度步距規,先后經中國計量科學研究院和德國DKD-K-44301 校準實驗室校準,三臺步距規實測全程最大誤差均不超過±1.0μm,分別為+0.8μm、-0.6μm(中國計量科學研究院校準)和+0.46μm(德國DKD-K-44301校準實驗室),與日本產同規格高精度步距規極限誤差±2.5μm相比,國產步距規技術指標毫無遜色。
步距規作為實物長度標準器,可用于檢測數控機床、坐標測量機、影像測量儀和測高儀等精密儀器,更適于現場校對激光干涉儀,提高后者的測量準確性。
數控機床的驗收檢測、復檢檢測和定期維修檢測,與坐標測量機的驗收檢測、復檢檢測的內容有許多相似之處。法定計量文件JJF 1064-2004《坐標測量機校準規范》和國家標準GB/T 16857.2-2006 《坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測》和最新版國際標準ISO 10360-2:2009《坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測》,都強烈推薦步距規作為實物長度標準器,用于檢測坐標測量機。規格500mm步距規經中國計量科學研究院校準,其測量結果的不確定度U=0.45μm,完全有資格作為激光干涉儀比對用的實物長度標準器,是激光干涉儀的好幫手。