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檢驗數控機床精度,雙頻激光和步距規
——哪個更準確?哪個更實用

      數控機床、坐標測量機的優點是精度高效率高,定期檢驗并修正其定位精度十分重要。數控機床的原始精度在出廠前進行檢驗,有的企業用雙頻激光進行檢驗,有的用步距規進行檢驗。多數人認為雙頻激光更現代、更精確。其實不然,多數情況下使用步距規更準確可靠。理由如下:
      步距規,是由中國計量科學研究院主持起草的JJF 1064-2004《坐標測量機校準規范》推薦的用于校準坐標測量機的實物長度標準器,只有在實物標準器最大長度無法達到空間對角線的66%時,可以考慮使用雙頻激光干涉儀作為補充測量。該規范強烈推薦標準器與被測對象有相近的熱膨脹系數,步距規是而雙頻激光干涉儀不是。因溫度變化(即使每小時0.2℃的微小變化)所引入的測量不確定度明顯小于用雙頻激光測量引入的測量不確定度,而測量不確定度才是判定某具體測量方法是否適宜的依據。數控機床各坐標的位移精度與坐標測量機位移精度比較接近,檢驗方法也類似,因此一般情況下用步距規檢驗更準確。那特殊情況是什么呢?特殊情況是在極其嚴格的國家級實驗室條件下(極其嚴格的溫度、濕度、氣壓、氣流擾動、隔振等條件),或被測對象膨脹系數接近于零時,如熔凝石英、鉑銥合金等,雙頻激光才派上了用場。事實上,能滿足這樣條件的情況極少。
      在大多數情況下,雙頻激光因其膨脹系數等于零,與被測對象膨脹系數相差較大,故在一般環境下使用雙頻激光校準的不確定度往往大于使用步距規校準的不確定度,難以發揮應有作用,好似“英雄無用武之地”。而步距規足以滿足多數使用要求。因其有著對環境要求不高、價格低廉等優點,所以說步距規更實用。英國國家物理實驗室對于步距規的介紹如下:步距規,對坐標測量機長度測量性能評定提供價廉而高效的方法。步距規尤其適合用于國家或國際標準里的正常性能檢定,如EN BS ISO 10360 標準的第二部分。
      另外,中國計量科學院螺紋/坐標計量技術研究室(http://www.nim.ac.cn/nim/prof/cd/lab.html)王為農主任在《中國計量》2005年12期刊上發表了一篇文章《坐標測量機校準中重復性引入的不確定度分量》,作者在文中依據多年的校準經驗對坐標測量機校準過程中的測量不確定度進行了分析,最后指出:“當重復性引入的不確定度分量是主要的不確定度來源時,提高量塊的準確度無法提高校準結果的不確定度。具體界限應根據實際情況進行計算。
      綜合上述我們可以得知,在這些類別的校準中,使用雙頻激光干涉儀校準上述設備并不會比使用步距規校準得到更高的準確度,而在多數非標準的環境條件下,使用步距規作為校準器反倒可以比使用雙頻激光干涉儀更準確可靠。
      用戶現場驗收數控機床及對數控機床進行維護保養,均需檢驗其定位精度。理由很明顯:經過運輸(震動是不可避免的)、安裝、調試和數個月的生產現場實際運行,由于現場使用條件及機床關鍵件的應力狀況與出廠檢驗時的環境條件及應力狀況常有差異,原始定位精度出現變化是常有之事。為此,更需用步距規而不是雙頻激光對數控機床進行檢驗。
      與雙頻激光干涉儀比較,步距規對環境要求相對不高,使用方便,價格低廉,精度足夠用。國內外使用步距規校準坐標測量機和數控機床是很普遍的。

  

 
 
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