要达到亚微米级和纳米级的加工精度,机床超精密部件运动精度的检测是一个极为重要的方面。

　　在超椭密机床上定位检测,广泛采用激光干涉测量系统,这也是***高精度的检测方法,一般定位精度可达(02-03)m/1000m,***高精度可达0.013m/1000mm。

　　激光干涉测量系统主要由两部分组成:双频激光干涉器和光嚼。双频激光干涉器是目前机床上定位检测精度***高的仪器,它的分辨力为001pm,目前世界上***高精度的双频激光器分辨力可达1ma超椭密加工机床向纳米级精度发展,双频激光干涉器是***要发展的器件。光锄是机床上应用较广泛的检测元件,随着超精密专用机床及检测仪器的进一步发展,国外已有0.001m及纳米级分辨力的光栅。

　　检测过程是由精密闭环控制系统控制的。在加工工件时,机床的运动部件的位移,由装在机床内部的双頻激光干涉测距系统随机精确监测,将数据反馈给精密数控系统,进行闭环控制,保证位移运动的高精度。例如Mome公司的M18AG型和 Pneumo公司的MSC325型超精密机床,都在机床内装有两套密封的双频激光干涉测距系统,精确监测Z向和X向的位移。双频激光干涉系统的测量精度受环境干扰(如温度湿度、气压、气流尘埃、振动等)影响甚大,因此必须采用保护、密封和补偿修正等措施才能得到精确的测量结果。

　　下面是美国LNL**实验室的IODM大型超精密机床中,使用双频激光干涉仪进行随机监测的例子。

　　IODTM大型超精密机床系立车形式,滑座(重18t)在机床的横梁导轨中作水平的X向运刀座(20kg)在滑座的导轨中作垂直的z向运动。使用双频激光干涉测距系统对X向和z向位移进行检测,双频激光检测系统的总体布局如图中所示。系统中共有7套双频激光干涉系统,共用一套双频氮氖激光器作为激光源经分光镜分成不同光路。在机床横梁的左端有独立的检测基架(用热膨胀系数很低的钢钢制造),上面装4套激光千涉仪,在滑座上有相应的反射镜检测滑座的水平“X向”位移,用4套激光干涉仪的原因是防止滑座运动时的歪斜。在滑座的顶部装有三套激光于涉仪,检测刀座的垂直“Z向”位移,使用三套激光干涉仪的原因也是要防止刀座运动时的歪斜。采用上述多路双频激光干涉测量系统,可得很高测量精度,精密数控系统根据测量结果进行反馈控制,使运动部件达到极高的运动位移精度,从而达到极高的加工精度。