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       摘要: 一臺四軸加工中心在加工過程中出現機床震動故障，檢查機床機械部件，確定 Y 軸軸承磨損，更換軸承，機床正常。由于機床更換軸承導致機床的原點、定位精度丟失，為了恢復機床精度，用激光干涉儀檢測和補償機床 Y 軸定位精度，從而恢復機床精度。
 
      關鍵詞: 故障; 激光干涉儀; 檢測; 補償
   
      某單位 的 1 臺 精 密 四 軸 加 工 中 心 是 1 臺 配 備FANUC 0i MD 數控系統的國產精密型四軸四聯動的數控機床，可以同時控制 X、Y、Z、A 4 個伺服控制軸和 1 個主軸。設備運行時發出刺耳的震動聲，導致機床無法正常運行。
 
      由于機床運行時出現震動，通過對設備情況了解，發現兩周前機床就開始出現震動，并且聲音越來越大，初步判斷是機床機械部分故障導致。
 
     1 、故障處理
 
     分別檢查機床各軸機械部件運行情況，發現 Y軸移動時震動聲音明顯。檢測 Y 軸傳動部件，發現 Y軸的角接觸軸承磨損，找到故障發生的具體原因，處理機床故障。
 
     根據軸承型號購買更換軸承，重新裝配軸承，連接 Y 軸伺服電機，機床能正常運行。但是，由于更換了 Y 軸軸承，機床 Y 軸傳動部件重新裝配，導致機床Y 軸的原點、定位精度丟失，為了恢復機床精度，需重新校準機床 Y 軸精度。而對于機床定位精度的校準，目前使用激光干涉儀是最好的方法。因此文中使用激光干涉儀對機床 Y 軸精度進行檢測并補償，恢復機床精度。
 
     2、精度恢復
 
     2. 1 Y 軸原點恢復
   
     由于機床 Y 軸傳動部件重新裝配、導致 Y 軸原點變化，需重新設置 Y 軸原點，具體步驟如下:
 
     ( 1) 設定參數 1815#4，Y 軸 = 0，絕對脈沖編碼器原點位置;
     ( 2) 設定參數 1006#5，Y 軸 = 0，返回參考點的方向為正方向;
     ( 3) 關機重啟機床;
     ( 4) 手動移動機床 Y 軸，使伺服電機轉動 1 轉以上的距離;
     ( 5) 關機重啟機床;
     ( 6) 選 擇 手 輪 方 式 移 動 機 床 Y 軸 到 新 的 原 點位置;
     ( 7) 選擇機床在 MDI 方式，設定參數 1815 #4，Y 軸 = 1。
 
     2. 2 定位精度檢測
   
    機床 Y 軸建立原點正確，然后對機床 Y 軸定位精度進 行 檢 測 補 償，恢 復 Y 軸 定 位 精 度，具 體 步 驟如下:
 
    ( 1) 安裝激光干涉儀
 
    激光干涉儀檢測設備采用的是 Rienshaw 公司生產的 XL-80 激光頭、線性測量反射鏡、線性干涉鏡和波長補償單元及相應的測試軟件。具體安裝連接圖如圖 1 所示。①安裝激光頭。將 XL-80 激光頭水平安裝在三角架上，連接電源，打開激光頭預熱 5 min，使激光穩定; ②安裝 XC 補償單元。將材料溫度傳感器、空氣溫度傳感器與 XC 補償單元連接。③安裝測量鏡組。將線性反射鏡、線性干涉鏡安裝在機床主軸和工作臺上，并對準激光。調整 XL-80 激光頭和反射鏡的位置，以使光束穿過干涉鏡，并由反射鏡反射回來。移動激光頭、干涉鏡和反射鏡，使測量光束和參考光束在光靶的中間位置重疊。沿 Y 軸在坐標行程范圍內移動，確保兩束光保持重疊。④運行線性測試軟件。將激光頭和 XC 補償單元和電腦連接，然后打開線性測試軟件。
 
     ( 2) 檢測數據的設置
    
    
    
     在進行檢測之前，需要進行系統參數的設置，主要確定檢測軸的移動范圍、檢測間隔、檢測次數、檢測點數，具體設置數據如表 1 所示。
  
    
    
     除了設置檢測數據外，為了獲得更好的補償精度，應將機床的螺距誤差補償值和反向間隙設置為0。進入 FANUC 0i MD 數控系統的系統參數界面，具體方法如下: ①將系統處于 “MDI”模式; ②打開設定 ( SETTING) 畫面，設定 “寫參數”為 1; ③設定參數 8135#0 = 0，確定螺距補償功能已打開; ④3620補償參考點 Y 軸 = 218; ⑤3621 負向最小點補償號，Y 軸 = 200; ⑥3622 正向最大點補償號，Y 軸 = 219;⑦3623 補償倍率，Y 軸 = 1; ⑧3624 補償間隔，Y 軸= 30 000; ⑨打開螺距誤差補償表，把 200—218 范
圍的數據清零; ⑩1851 反向間隙，Y 軸 = 0; 瑏瑡重啟機床。
 
    ( 3) 編寫檢測程序
   
根據表 1 的數據編寫機床檢測程序，程序如下:
O1001; ( 主程序)
N10 M98 P1 L3; / /調用子程序一，檢測 3 次
N20 M30;
O0001; ( 子程序一)
N10 G90 G01 F2000;
N20 Y5. 0;
N30 G4 X2. 0;
N40 Y0;
N50 G4 X4. 0;
 
N60 M98 P2 L17; / /調用子程序二
N70 Y-5. 0;
N80 G4 X2. 0;
N90 Y5. 0;
N100 G4 X4. 0
N110 M98 P3 L17; / /調用子程序三
N120 M99;
O0002; ( 子程序二)
N10 G91 Y-30. 0;
N20 G4 X4. 0;
N30 M99;
O0003; ( 子程三)
N10 G91 Y30. 0;
N20 G4 X4. 0;
N30 M99;
   
    ( 4) 數據采集
   
    將機床 Y 軸運行到原點→運行 Renishaw Laser XL線性測量軟件 ( 軟件設置值與表 1 對應) →運行測試程序→進行數據采集，采集的數據曲線如圖 2 所示。可知: 機床的定位精度為 0. 020 846 mm，誤差比較大。
  
    
  
    2. 3 定位精度補償
 
    對采集的數據進行分析，設置補償類型為增量值，符號轉換為補償值，用軟件計算出螺距誤差補償數據，如圖 3 所示。
 
    根據圖 3 的螺距補償數據補償機床誤差，具體步驟如下:
 
    ( 1) 反向間隙補償。由圖 3 可知 Y 軸的反向間隙為 0. 001 mm。設置反向間隙補償參數 1 851，Y 軸的為 1;
    ( 2) 螺距誤差補償。打開系統螺距誤差補償表，輸入圖 3 的補償數值，具體數據如表 2 所示。
  
   

  
    
    
    2. 4 定位精度校驗
   
   機床 Y 軸補償后，再次運行測試程序，測量機床
的定位精度，采集數據如圖 4 所示。可以看出: 機床
Y 軸的定位精度為 0. 002 958 mm，精度已經恢復。
  
   
    
   3 、結束語
 
   在數控機床維修過程中，機床機械故障排除、功能恢復后，注意機床各項精度的恢復，以保證機床的工作精度。激光干涉儀具有測量精度高、數據穩定、操作簡單等優點，特別適合數控機床的定位精度檢測與補償。通過激光干涉儀對機床 Y 軸定位精度和反向間隙進行補償，有效恢復了數控機床的定位精度。