激光干涉仪实验报告.docVIP

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基于激光干涉仪的CA6140机床精度测量实验

一、实验目的与要求

1.了解雷尼绍XL-80激光干涉仪的工作原理；

2.掌握雷尼绍XL-80激光干涉仪的的使用方法；

3.掌握普通机床Z轴定位精度、重复定位精度的测量方法；

4.掌握普通机床定位误差数据的处理方法。

二、实验仪器与设备

1.雷尼绍XL-80激光干涉仪一台；

2.CA6140机床一台。

三、实验原理

图1线性定位精度测量原理图

来自XL-80激光头的光束进入线性干涉镜，在此光束被分成两束。一束光（称为参考光束）被引向装在分光镜上的反射镜，另一束光（测量光束）则穿过分光镜到达第二个反射镜。然后，两束光都被反射回分光镜，在此它们重新组合并被导回到激光头，激光头内的探测器监测两束光之间的干涉。

一般在线性测量过程中，一个光学组件保持静止不动，另一个光学组件沿线性轴移动。通过监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化，产生定位精度测量值（注意，它是两个光学组件之间的差异测量值，与XL激光头的位置无关）。此测量值可以与理想位置比较，获得机床的精度误差。

四、实验步骤

图2定位精度测量示意图

1.光路搭建

（1）开动机床，在保证激光不被机床碰到的情况下，激光干涉仪应离机床越近越好（便于对光）。

（2）放好支架，大体判断镜子所需架设的高度，然后调整支架至合格位置。各个活动部件都要锁死。

（3）将激光干涉仪安装至支架，激光干涉仪下有锁扣，扣死。使用水平仪，通过调整支架使激光干涉仪达到水平状态。

（4）将激光干涉仪各个微调螺母调制中间位置（便于以后微调）。

（5）连接激光干涉仪电源、数据线、数据收集器、传感器、电脑等，打开激光干涉仪电源使激光干涉仪预热，等激光指示灯出现绿色后，表明激光已稳定（正常需5分钟）。

（6）架镜子：遵循干涉镜不动，反射镜随机床动

a.将机床擦拭干净并将机床开到合适位置，被测量轴工作台需要开到极限位置（最靠近激光仪的一侧）。

b.先架干涉镜，将干涉镜用安装杆、磁性表座固定在机床不可运动部件或其它固定部件上。可通过不同的组装方法使光线的反射方向不同（那些不方便直线

七、思考题

1.根据实验结果，分析机床的定位精度、重复定位精度和反向差值分别为多少？

定位精度A=1941.924微米

重复定位精度R=（505.212+951.770）/2=728.491微米

反向差值B=1123.333微米

2.什么是定位精度？什么是重复定位精度？

定位精度：指零件或刀具等实际位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差距，差距越小，说明精度越高。是零件加工精度得以保证的前提。

重复定位精度：在在相同条件下加工一批零件所得到的连续结果的一致程度。

3.产生反向差值的原因。

在传动系统中各传动部件之间存在间隙，如键连接间隙、齿轮副中的齿轮间隙、丝杠螺母副间隙等。其综合作用影响下导致了反向差值的出现，使得机床加工精度降低。

4.简述对光过程。

（1）激光干涉仪光头旋转至小光圈，将光线调整至射入干涉镜，通过调整角度，激光干涉仪高度等，使激光干涉仪上主光点在对光圆圈的中点，副光点和主光点在同一竖直线上。

（2）将反射镜与干涉镜对齐，移动X轴和反射镜的高度，观察对光圈上第二主光点的位置，当对光圆圈上的两个主光点完全重合，且都处于对光圆圈的中心时，说明此位置处参考光束和测量光束可以形成干涉。

八、心得体会

激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。