一、問題的提出

    裝備制造業在世界范圍內的競爭使得機床的發展向高精度和大型化兩個方向發展。作為對機床性能有著非常重要影響的導軌平行度指標一直以來備受機床生產廠家的關注，但長期以來卻沒有一個比較好的解決辦，特別是當導軌副之間的跨度比較大（如6米）時，更是如此。目前處理這個問題的傳統辦法有兩種：

    1、機械辦法（見圖1），用機械的辦法來測量導軌幅的平行度主要采用機械輔助裝置和千分表等量表的方式來測量，效率低，測量的精度不高，而且還受測量人員的人為因素限制；

 

圖1  機械測量示意圖

    2、用傳統的激光干涉儀測量導軌副的平行度的方法（見圖2）是分別測量兩導軌副的直線度，最后根據兩條擬合的直線來計算得到兩導軌副的平行度。

圖2  傳統激光干涉儀測量示意圖

 

    該辦法帶來的問題：a,效率低下，每次測量都需要對準；b,提供的測量結果，無法為導軌裝配調較提供準確和及時的指導；c,大跨度導軌副平行度測量非常困難；d,測量精度易受直角鏡精度影響。

二、新的解決方案

    利用美國光動公司創新雙頻激光干涉儀，對傳統的測量方法加以改進，結合適當的工裝夾具，得到兩種新的測量大跨度導軌平行度的方法。

    方法一，單光束法，如圖3所表示。

圖3  使用光動公司LICS100型測量示意圖

 

    該法巧妙地利用了光動公司最新推出的創新雙頻激光多普勒位移測量系統（LICS-100）結構簡單（只有反射鏡，帶處理器的激光頭和筆記本電腦三部分組成），輕巧（帶處理器的激光頭僅重2.3kg）、對準簡單的優點并結合大跨度導軌副的導軌和滑塊尺寸較大的特點，提出了激光多普勒創新雙頻單光束法。該方法的特點是使用簡單，可以在測量的同時對導軌副平行度進行校正，測量導軌副的跨度可達15米，導軌長度不受限制（取決于線纜長度）。因此該方法除用于檢測兩導軌平行度外，還特別適合導軌安裝現場的平行度的校正，具有很強的應用價值。

    在使用時，測量人員既可以用兩導軌間的理論距離為基準，也可以兩導軌的某一實際間距為基準，本文以兩導軌間測量的起始點為基準進行闡述。把帶磁座的反射鏡安裝在一根導軌的一個滑塊上，把帶處理器的激光頭安裝在另一根導軌上對應的滑塊上，筆記本電腦安放在推動兩滑塊運動的工裝夾具上，連接激光頭的電源線要足夠長。對好光后，在測量開始時，在初始位置先利用光動公司直線位移測量軟件將示數置零，然后推該工裝夾具，通過工裝夾具推兩個滑塊（A，B）同步運動，如果兩導軌是完全平行的，則筆記本上的讀數始終為0，如果在某一處示數為正或為負，則說明該處兩導軌不平行，并可在此時對導軌進行調較，直到示數為0。按此操作，直到兩導軌完全平行。（說明，在實際應用中需要，在測量兩導軌平行度前，需要先測量并調較一根導軌的直線度，并以此導軌為基準）。

    該方法的特點是：可測量兩導軌間的跨度大，測量精度由激光來保證，因此測量精度高；激光頭和反射鏡同時移動，測量長導軌時需要配備較長的線纜；測量過程中只測量二導軌平行的偏差；但設備費用少。

    方法二，雙光束法，如圖4所示。

圖4  使用光動公司雙光束激光系統測量示意圖

 

    該法利用光動公司創新雙頻激光多普勒干涉儀不需要干涉鏡，結構簡單，對準容易的特點，通過使用兩束激光（光動公司的MCV2000系列或MCV5000系列），一束激光用于測量鏡組在導軌方向的位移，另一束用于測量兩導軌之間的距離變化（平行度），創造性地將位移測量應用到導軌副的平行度測量上。

    應用該法時，把帶磁座的反射鏡安裝在一根導軌的一個滑塊上，把帶有反射鏡和90度折射鏡的光學鏡組安裝在另一根導軌上對應的滑塊上。對好光后，在測量開始時，在初始位置先利用光動公司直線位移測量軟件將示數置零，然后推該工裝夾具，通過工裝夾具推兩個滑塊（A，B）同步運動，如果兩導軌是完全平行的，則移動鏡組對應的位置的導軌距離變化讀數始終為0，如果在某一處示數為正或為負，則說明該處兩導軌不平行，并可在此時對導軌進行調較，直到示數為0。按此操作，直到兩導軌完全平行。

    該方法的特點是：測量精度高；激光頭不動，只有光學鏡片移動，可以同時測量線性位置和二導軌平行的偏差；設備比較昂貴。

三、結束語：

    利用光動公司的創新雙頻激光多普勒干涉儀測量大跨度導軌間的平行度的兩種方法都可以很好地解決大跨度導軌平行度測量精度差，效率低和不能在測量的同時對導軌進行校正的問題。