目前數(shù)控機床生產(chǎn)廠家多用激光干涉儀檢測機床坐標定位系統(tǒng)精度,很少有人懷疑激光干涉儀的準確性。的確,使用經(jīng)全面校準(分別在標準環(huán)境和非標準環(huán)境下校準)的雙頻激光干涉儀,在嚴格規(guī)定的標準環(huán)境和熟練操作人員使用等條件下,檢測數(shù)控機床的坐標定位精度是可以達到國家有關(guān)標準規(guī)定的準確度要求。但很多生產(chǎn)廠家的現(xiàn)場條件屬非標準環(huán)境,達不到上述標準環(huán)境條件要求,其操作人員的熟練程度和應(yīng)對條件變化的處置能力也有差距,其檢測結(jié)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(shù)控機床,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。有些計量部門曾用激光干涉儀對測長機、三坐標測量機和數(shù)控機床的坐標精度進行檢定/校準時,也發(fā)現(xiàn)其測量結(jié)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(guī)等)進行校準時的測量結(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?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?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)進行校對。
校對方法很簡單:把步距規(guī)當做被檢測對象,用激光干涉進行檢測,如果測量結(jié)果與步距規(guī)實際值一致,說明激光干涉儀在本環(huán)境條件和使用方式下可準確使用。如果測量結(jié)果與步距規(guī)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(guī),直至測量結(jié)果與步距規(guī)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(shè)定值或修改被測對象線膨脹系數(shù)設(shè)定值等方法,總之,誤差修正的目的是使再次校對時,使激光干涉儀的顯示值等于或接近等于步距規(guī)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(xiàn)場環(huán)境下測量結(jié)果的準確度(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使用,應(yīng)與經(jīng)校準過的步距規(guī)比對使用,檢測結(jié)果會比較準確。
[$page] 在使用校準過的步距規(guī)與激光干涉儀進行比對時,需另外配備分辨力為0.001mm、示值重復(fù)性0.2μm以下的杠桿千分表(步距規(guī)生產(chǎn)廠家可配套供應(yīng))。校對用步距規(guī)宜選用安一公司專*生產(chǎn)的防護型步距規(guī),該型步距規(guī)可消除使用中因意外碰撞而喪失精度的重大缺陷。為便于外出人員攜帶,可選用中小規(guī)格(500mm以下)防護型步距規(guī)即可。校對用步距規(guī)總價約為激光干涉儀的十分之一,俗話說“買得起馬,配得起鞍”,花小錢,辦大事。
數(shù)控機床的有關(guān)標準雖未將步距規(guī)列為推薦檢測量具,但因現(xiàn)在的機床國家標準已與國際標準接軌,均為推薦標準,并不屬于強制執(zhí)行的國家標準,實際上并不禁止使用其他的檢測手段如步距規(guī)、量塊等傳統(tǒng)檢測量具,關(guān)鍵是保證測量結(jié)果的準確性。
步距規(guī)屬于國際公認的實物長度標準器,是三坐標測量機國際標準和國家標準極力推薦的檢測量具,其準確性、實用性和經(jīng)濟性得到國際公認。因此,也有不少企業(yè)專門使用步距規(guī)檢測數(shù)控機床定位精度,如上海特略精密數(shù)控機床有限公司,專用安一公司生產(chǎn)的高精度步距規(guī)檢測本公司生產(chǎn)的精密數(shù)控機床,其機床定位精度高達±3μm,遠高于同行的數(shù)控機床精度水平,實現(xiàn)了數(shù)控機床高檔、高價、高銷量,成為同行業(yè)的佼佼者,是成功應(yīng)用步距規(guī)檢測高檔數(shù)控機床的典型案例。
過去很長時期內(nèi),國內(nèi)不能生產(chǎn)高精度步距規(guī),一直依賴進口。現(xiàn)在,桂林安一量具有限公司已能生產(chǎn)具有世界級水平的高精度步距規(guī)。曾有三臺規(guī)格1000mm的高精度步距規(guī),先后經(jīng)中國計量科學(xué)研究院和德國DKD-K-44301 校準實驗室校準,三臺步距規(guī)實測全程最大誤差均不超過±1.0μm,分別為+0.8μm、-0.6μm(中國計量科學(xué)研究院校準)和+0.46μm(德國DKD-K-44301校準實驗室),與日本產(chǎn)同規(guī)格高精度步距規(guī)極限誤差±2.5μm相比,國產(chǎn)步距規(guī)技術(shù)指標毫無遜色。
[$page] 步距規(guī)作為實物長度標準器,可用于檢測數(shù)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(xiàn)場校對激光干涉儀,提高后者的測量準確性。
數(shù)控機床的驗收檢測、復(fù)檢檢測和定期維修檢測,與坐標測量機的驗收檢測、復(fù)檢檢測的內(nèi)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(guī)范》和國家標準GB/T 16857.2-2006 《坐標測量機的驗收檢測和復(fù)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(fù)檢檢測》,都強烈推薦步距規(guī)作為實物長度標準器,用于檢測坐標測量機。規(guī)格500mm步距規(guī)經(jīng)中國計量科學(xué)研究院校準,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用的實物長度標準器,是激光干涉儀的好幫手。