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激光基準在機床工作台誤差自動校正中的應用 [2015/8/7]

   激光基準在機床工作台誤差自動校正中的應用周建民白素平長春光學精密機械學院光電與機械分院進行準直,利用光纖和半導體激光調制技術,形成激光束準直系統,使用象限探測器接收激光束,可以消塗雜散光激光束漂移的影響。以準主後的激光束為基準,象限探測器在線探,、的機床工作台直線運動誤差,然後利用反債系統驅動壓電晶體自動校正誤差,實現谟差自動補償。

 

  根據切削技術原理,機床的運動稍度将直接影響到所加工零件的形狀誤差。為了達到較的零件精度,傳統方法是提機床的導軌稍度,即采用離稍度的液體靜壓導軌或者高精度求的形狀精度為10nm的目标1.如果要使基準元件的精度和主要零部件的運動精度及剛度都達到理想效果是很難的,因為機器在使用過程中會産生磨損和變形等,造成精度的不穩定。在加工精度不是要求很的情況下,可以采用按誤差正負變化作反向補償的裝置,即誤差校正,按照誤差曲線事先做成個與原誤差相反的校正尺以達到誤差的校正目的2.但是,由于很多情況下,誤差是随機的,很難事先知道誤差曲線,而且,制造校正尺本身就存在誤差,難以達到現在所要求的零件加工精度目标。事實上,隻要是采用參照物進行誤差校正,由于參照物本身的形狀誤差,均難達到理想的高梢度。為此,我們利用光纖對激光束進行準直,以準直後的激光做為基準,采用自動控制原理,将象限4,探測器探測到始終在理論上保持為零,從而實現動态檢測,自動補償運動誤差的目的。

 

  1原理1.1光纖準直半導體激光束原理由于半導體激光發散角較大,在精密計量中必須先對激光束進行準直。另外,由于光束技術激光準直方法,就抑制了光束漂移及幹擾光的影響,可以獲得1範圍内0.31的準直精度3激光束從光纖射出後,呈對稱的貝塞爾分布。當耦合到光纖裡的激光束有角度漂移及橫向偏移,出射光束的強度就會改變,但還是呈貝塞爾分布,此時隻要光纖出射端安裝得很好,即可消除激光束角度及橫向偏移。

 

  探測器的中心緻時,從個象限的陰極産生的阻抗電流2223,均相等,而當1象限探測器原理中心不重合時,其橫向移動,辦與電流之間的關系可由1式給出4很顯然技術把有用的激光信号分離出來,把雜散光信号濾除掉,為此采用個中心頻率與調制頻率相等的窄帶通濾波器,并且調制頻率遠離雜散光頻率。解調後的信号已去除了雜散光電路漂移及電路的增益。2的是利用光纖準直半導體激光原理。

 

  從2可以看出,由于4,探測器是與運動物體安裝在起的,我們隻需在此探測器緻,從而迫使運動物體始終沿直線運動。

 

  1.2激光基準自動補償誤差原理根據自由度的有關原理,機床工作台進行直線運動時主要存在着沿工軸方向産生的平移誤差,沿軸方向産生的平移誤差及分别繞,軸的轉動誤差虹,辦,知等5個誤差,另外還存在沿2軸方向的定位誤差但它不影響機床工作台運動的直線性,故不予考慮,則運動物體相對于原初始位置的誤差可以用相對于1軸,3軸的誤差,來即可校正工作台直線運動時的5個誤差。

 

  此處所談的激光基準是利用準直後的激光束的直線性,在運動物體上安裝有種靈敏度,雙向可檢測光束偏移變化的4,探測器,此偏移即為運動誤差,該運動誤差将引起探測器輸出電流的變化。

 

  我們将2式給出的,經(液位計液位變送器電容式液位計電容式液位變送器)的電流電壓轉換,可以得到,對,經濾波,放大等電子處理後,送入工,3雙向微動機構的壓電晶體,從而迫使激光束中心與4,探測器下式給出2結論機床工作台運動能否保證良好的直線性是零件加工技術中的重要問。本法由于以準直後的激光束為基準,且在機床工作台的運動過程中實時自動校正誤差,因而大大提高了零件本法用于機床工作台進行機械加工具有以下優點避免了使用參照物進行誤差校正的各種缺點。

 

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