加工中心的几何精度对比测试
0 引言
几何精度是数控机床的重要的性能指标之一，它主要取决于装配精度以及机床零部件的精度，按照gb18400． 1-2010 的国家标准规定，除去与主轴精度相关的项目，几何精度主要是关于运动轴线的精度［1］。针对运动轴精度的检测方法有很多，如激光干涉仪、千分表、精密水平仪等，而激光干涉仪由于测量精度高、速度快、稳定性好等因素广泛应用于数控机床精度检测和补偿。
针对数控机床几何精度的检测和补偿，国内外学者做了很多的研究。马军旭［1］通过对国产数控机床的调研发现国产机床精度保持性差的原因为非正常磨
损，并从机床设计、制造和使用过程的三个方面对机床的几何精度、主轴精度、运动精度进行了因素分析，提出了提高数控机床精度保持性的措施。王金栋［2］提出了一种利用激光跟踪仪多站分时测量数控机床几何精度的方法，通过该方法与激光干涉仪的测量机床的几何误差进行了比较，验证了该方法的可行性。王琛琛［3］构建了基于扫频激光干涉技术的数控机床几何误差测量系统，对某型立式加工中心进行了几何误差综合测试，给出了结合误差参数的辨识结果。
韩飞飞［4］等借助激光干涉仪测量机床的定位误差、直线度误差和角度误差，通过多体动力学建立了三轴机床空间误差模型，分析发现定位精度是影响机床综合误差的决定性因素。田文杰［5］基于激光测量九线法的原理，提出了新型误差辨识型，通过实验验证了方法的有效性。对于数控机床的几何误差补偿，国内外人士也做了许多的研究［6-10］，提出了相应的补偿模型，通过实验得到了认证。
从以上可以看出，目前针对立式加工中心的精度检测和补偿的方法有很多，但是针对多台立式加工中心的几何精度比较测试，另外，关于立式加工中心进给轴的微位移测试非常少。因此，本文中通过激光干涉仪对四台立式加工中心的几何精度进行了检测和对比分析，并通过激光干涉仪对立式加工中心进行微位移测试，检测机床在微位移下的运行状态。
1 立式加工中心几何精度对比测试
本文中采用 renishaw 激光干涉仪 xl-80 对ⅰ号和ⅱ号两台立式加工中心的进给轴的定位精度，重复定位精度和反向偏差进行检测; 利用 api5d 激光干涉仪对型号为ⅲ号和ⅳ号两台立式加工中心进给轴的直线度进行检测; 其中各型号立式加工中心得各轴行程和实验方案如下:
( 1) 定位精度检测
ⅰ号立式加工中心的 x 轴、y 轴及 z 轴的测试行程分别为 800mm、450mm 及 500mm，检测时设定单步运行距离分别为 80mm、45mm 及 50mm，往复运动 3次，测试机床定位精度、重复定位精度以及反向偏差。
ⅱ号立式加工中心的 x 轴、y 轴及 z 轴的测试行程分别为 750mm、450mm 和 450mm，检测时设定单步运行距离分别为 75mm、45mm 和 45mm，往复运动 3次，测试机床定位精度、重复定位精度以及反向偏差。
( 2) 直线度检测
ⅲ号和ⅳ号立式加工中心的 x 轴、y 轴及 z 轴的测试行程为 450mm、450mm 及 800mm，越程为 5mm，设定单步运动距离为 45mm、45mm 及 80mm，往复运动 3次，测量三轴水平和垂直方向的直线度误差。
图 1 为现场利用激光干涉仪对立式加工中心进给轴几何精度的测试图。
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韩飞飞［4］等借助激光干涉仪测量机床的定位误差、直线度误差和角度误差，通过多体动力学建立了三轴机床空间误差模型，分析发现定位精度是影响机床综合误差的决定性因素。田文杰［5］基于激光测量九线法的原理，提出了新型误差辨识型，通过实验验证了方法的有效性。对于数控机床的几何误差补偿，国内外人士也做了许多的研究［6-10］，提出了相应的补偿模型，通过实验得到了认证。
从以上可以看出，目前针对立式加工中心的精度检测和补偿的方法有很多，但是针对多台立式加工中心的几何精度比较测试，另外，关于立式加工中心进给轴的微位移测试非常少。因此，本文中通过激光干涉仪对四台立式加工中心的几何精度进行了检测和对比分析，并通过激光干涉仪对立式加工中心进行微位移测试，检测机床在微位移下的运行状态。
1 立式加工中心几何精度对比测试
本文中采用 renishaw 激光干涉仪 xl-80 对ⅰ号和ⅱ号两台立式加工中心的进给轴的定位精度，重复定位精度和反向偏差进行检测; 利用 api5d 激光干涉仪对型号为ⅲ号和ⅳ号两台立式加工中心进给轴的直线度进行检测; 其中各型号立式加工中心得各轴行程和实验方案如下:
( 1) 定位精度检测
ⅰ号立式加工中心的 x 轴、y 轴及 z 轴的测试行程分别为 800mm、450mm 及 500mm，检测时设定单步运行距离分别为 80mm、45mm 及 50mm，往复运动 3次，测试机床定位精度、重复定位精度以及反向偏差。
ⅱ号立式加工中心的 x 轴、y 轴及 z 轴的测试行程分别为 750mm、450mm 和 450mm，检测时设定单步运行距离分别为 75mm、45mm 和 45mm，往复运动 3次，测试机床定位精度、重复定位精度以及反向偏差。
( 2) 直线度检测
ⅲ号和ⅳ号立式加工中心的 x 轴、y 轴及 z 轴的测试行程为 450mm、450mm 及 800mm，越程为 5mm，设定单步运动距离为 45mm、45mm 及 80mm，往复运动 3次，测量三轴水平和垂直方向的直线度误差。
图 1 为现场利用激光干涉仪对立式加工中心进给轴几何精度的测试图。
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