双频激光干涉仪的原理与应用_三_.pdfVIP

双频激光干涉仪的原理与应用 (三 ) 机械部成都工具研 究所 (6 10 0 5 6) 羡一 民 3 . 垂直度测量 垂直度测量使用直线度干涉仪附件 , 在测 量垂直方向时 , 需增加一些转向光学附件 , 如图 1 0 所示 。 得两轴的直线度 。 使用这种方法时需 注意被测 轴线不能有明显 的偏摆 , 在条件允许的情况下 , 应尽量将双平面反射镜固定 , 握拉斯顿棱镜先 后 安装在两个工 作台上作两次直线度测量 , 则 效果更好 。 图 10 垂 直轴线直线度测量示意图 1 . 激光头 2 . 转 向平 面镜 3 . 往复反射镜 4 . 握拉斯顿棱镜 5 . 光学 直角尺 6 . 双平面 反 射镜 垂直度是指两个垂直轴的直线度包容线 的 夹角与 9 0 “ 之差 。 测量时 , 可 以先测量水平轴的 直线度 , 然后再测量垂直轴直线度 。 图 10 为测 量垂直轴直线度的两种布局方式 。 如前所述 , 在 测量直线度时 , 双平面反射镜的角分线为测量 基准线 , 所以在测量水平轴和垂直轴直线度时 , 双平面反射镜必须保持不动 。 将图 10 所示的布局转 9 0 , 则可测量水平 面内的两轴垂直度 。 图 n 线性法测量平行度示意图 1 . 激光头 2 . 握拉斯顿棱镜 3 . 双平面反射镜 4 . 工作 台 图 1 2 为旋转法测量车床主轴轴线与刀架 运动轨迹平行度的示 意图 。 首先移动 刀架进行 第一次 测量 , 然后 车床卡盘旋转 18 0 (即 双平 面 反 射镜旋转 1 8 0 ” ) , 进行第二次测量 。 两次测 量值包容线夹角的 一半 即为平行度 。 4 . 平行度测量 平行度测量有两种方法 : 线性法和旋转法 。 前者主要用 于测量机床运动部件往返直线运动 轨迹或者两平行轴 的平行度 ; 后者则用于测量 机床回转轴线与导轨的平行度 。 平行度测量使用握拉斯顿棱镜和双 平面反 射镜 , 实际是测量两个轴 (或者单个轴的往返方 向 )的直线度 , 其包容线的夹角 即 为平行度 。 图 1 1 为线性法测量平行度示 意图 , a 为测 量工作台往返运动轨迹平行度 , 测量时双平面 反射镜固定不动 , 握拉斯顿棱镜固定于 工作 台 上 , 分别测量工作台在两个方向上的直线度 . 从 而得到往返轨迹 的平行度 ; b 为测量两轴平行 度 , 分别移动双平面反射镜和 握拉斯顿棱镜 , 测 / ‘ l 尸 , l 产 - 军三一 目 完)r . J卜 气 l} { }【 I l. 图 1 2 旋转法测量平行度示 意图 激光头 2 . 折向镜 3 . 泥 拉斯顿棱镜 双 平面 反射镜 5 . 车 床刀 架 5 . 摆角测量 如图 1 3 所 示 , 运动部件沿导轨移动时 , 可 能产生三个方 向的摆角 : 摇摆 ,议ya w ) 、 颠摆 几 (vit ch )和 滚摆 )’z (ro l ) 。 双频激光干涉仪与不同 测量附件组合 , 可 以检测这三种摆角 。 《工具技术 ; 测量摇摆和颠摆时使用小角度测量附件 。 摆的情况 。 将角度干涉仪分光镜和角度反射镜 同时转动 9 0 , 则可测量机床部件的摇摆 。 测量机床部件的滚摆需用两套直线度测量 附件 。 如图 16 所示 , 直线度干涉仪 中的握拉斯 顿棱镜沿 Y 方 向置于机床运动部件两端 , 同时 测出沿 Z 方 向的位移量 乙乙 和 乙Z之 , 显然 , 滚摆 角 0 为 “ 叮 、 一乙2 , 口久匕 - - - - - 于: , - 一 I少 (2 1 ) 图 1 3 三个 方向偏角示意图 1 , 运 动部件 2 . 导轨 图 1 4 为小角度测量 示意 图 。 由激光头出 射的正交线偏振光 五 、 关 在角度干涉仪分光镜 1 下部 的偏振分光镜界面上分离 , 分别射向角 度反射镜 2 。 当角度干涉仪分光镜或角度反射 镜产生偏摆角 0 时 , 五和 关两束光产 生多普勒 频移 士八石及 士八人 , 而 且其值不等 , 显然 式 中 D 为两个握拉斯顿棱镜 沿 Y 轴 方 向的距 离 。 这种测量方法较为复杂 , 只有在特殊情况 下才使用 , 例如测量大型 精密机 床或机械结构 垂直轴 (Z )方向的滚摆 。 如果双平面反射镜难 以安装 , 可 以采用图 9c 的布局 。 与测量直线度的情况相同 , 机床运动部件 的摆角既可静态测量 , 也可 动态测量 。 L 口一 a r C S ln ; 1 少 (2 0 ) 式中 0 为角度反射镜的偏摆角 , L 为激光 干 涉 仪长度显示值 , D 为角度反射镜两 镜之间的 距 离 。 〔二 」 1 |州 图 1 5 小角度干涉仪测量机床部件颠摆示意图 1 . 激光头 2 . 〕 _ 作 台 3 . 角度 干涉仪分