[发明专利]一种关于直线导轨平行度误差的快速测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线导轨平行度误差的快速测量方法，属于机床精度设计领域。

背景技术

世界范围内装备制造业的竞争，使得机床向高精度和大型化方向发展。作为对机床性能有着非常重要影响的导轨平行度误差一直备受关注。因此，如何准确、快速、高效地测得直线导轨平行度误差以提高机床的加工精度，具有重要的现实意义。

平行度公差是一种定向公差，是被测要素相对基准在方向上允许的变动量。检测机床导轨平行度误差常用的仪器和方法有：打表法、水平仪和自准直仪等。打表法只能用于两导轨距离较小条件下的测量；水平仪和自准直仪属于高精度的测量装置，以往都是把测得的数据先进行数据处理后，再用手工绘图的方式得出平行度误差值。数据处理烦琐，浪费时间，效率低。在国际标准(ISO230-1-1996机床检验通则)中激光干涉仪是唯一公认的，目前最常用的数控机床精度检定仪器，它在功能、灵敏度、稳定性、精度方面极具优势。因此，在本项发明中使用激光干涉仪测量直线导轨平行度误差。

激光干涉仪测量直线度测量原理：激光干涉仪测量直线度主要是利用激光干涉原理进行测量，即利用两束激光相对光程变化测量直线度。基于双频干涉原理的直线度测量原理图如图1所示。激光干涉仪把两个不同频率的线偏振光分为带一定夹角θ的两束光线。其中测量反射镜也是由带一定夹角θ(此夹角和分光镜分出的两束光线夹角相等)的双面反射镜组成。测量时移动分光镜或反射镜，移动部件的横向(沿光轴方向为纵向)变化会使两光束的光程产生变化，这个变化量经过处理就得到直线度误差。

测量时，设测量反射镜由初始位置1移动至被测位置2，沿测量基准轴线方向的速度为V，根据多普勒效应及图1可得：

f1′=f1(1±2vcosθ2c)---(1)]]>

f2′=f2(1±2vcosθ2c)---(2)]]>

式中：f₁、f₂为双频激光器输出正交线偏振光的两个频率，f₁′、f₂′含有多普勒频差的两个频率，c为光在真空中的速度，θ为握拉斯顿棱镜的分光角度。

当测量反射镜与激光器相向运动时速度为v取正，相背运动时速度为v取负。由多普勒效应引起的测量光束f₁和f₂的频率变化为：