1 前言
“数控机床位置精度检验与补偿”课程是一门实践性很强的课程，通过真实的理实一体化教学方法，依托任务驱动的教学项目，训练学生掌握应用激光干涉仪、回转轴校准装置等检测设备测量数控机床直线轴、旋转轴的位置精度，并规范操作数控机床完成误差数据的采集、补偿参数的输入，终实现好的补偿效果。但是由于激光干涉仪操作难度大、与数控机床紧密配合、操作技术环节复杂， 因此很难保证补偿的成功和实训的效果。
2 加工中心 a 轴位置精度的检测与补偿
加工中心是北京第一机床厂生产的 xha714 数控机床， 数控系统是华中世纪星 22m。数控立卧回转工作台与 x 轴平行安装，称为 a 轴，用作加工中心的第四轴。回转工作台整个传动链由电机、一对啮合齿轮、单级蜗杆副及工作台组成，当电机接到由控制单元发出的启动信号后，经传动链驱动使工作台实现旋转分度。加工中心 a 轴的进给位置精度依赖回转工作台内各个传动部件的制造精度、装配精度和转台与机床的安装精度。
但是只依靠以上两个方面还不够。采用*的测量设备——激光干涉仪以及回转轴校准装置对加工中心a 轴进行位置精度检测与补偿，是进一步大幅度提高加工中心旋转轴进给位置精度的有效手段。
数控机床的特点是数控系统和机床的有机结合，数控机床位置精度的补偿原理正是应用这一点。采用软件补偿的方法，即通过测量出各目标位置的平均位置偏差，将偏差值叠加到插补指令上，从而使误差得到抵消。
xr20-w 无线型回转轴校准装置与激光系统和角度干涉镜配合使用，可以完成旋转轴位置精度的检测与补偿，测量原理见图 1：从激光头射出的光束穿过角度干涉镜，分成两束平行光束，反射镜将两束光反射回干涉镜后汇合为一束光，回激光头回光孔；测量时运行机床使被测轴旋转， 无线型回转轴校准装置也随之旋转，测量软件按照测量间隔角度反向旋转反射镜，使激光光路保持准直；激光头通过分析汇合光的明暗变化，计算出被测轴的角度位置误差。
图１ 角度位置精度测量原理
2 激光光路的准直
1）准备工作。测量所用的光学镜及相关辅助元件有激光头、xr20-w 无线型回转轴校准装置（带角度反射镜）、角度干涉镜、固定环、定心辅助装置、其他辅助装置等。首先确认机床调平，之后拆下 a 轴上的三抓卡盘，安装固定环，利用定心装置将固定环与旋转轴同心，将 xr20-w 无线型回转轴校准装置安装在固定环上，加工中心工作台上安装角度干涉镜，目测安装在角度反射镜的正前方，镜组在机床上的布局见图 2。根据角度反射镜准直辅助面上靶点的高度安装三脚架，见图 3。三脚架必须放置在坚硬的地面上，不能安装在木质的踏板上。三脚架调平并安装激光头， 打开笔记本电脑，运行旋转轴测量软件，xr20-w 无线型回转轴校准装置与电脑蓝牙连接。
2）角度干涉镜的准直。将光靶安装在角度干涉镜上， 靶点在上。调整激光头位置，使激光光束射中靶点（即角度干涉镜上三分之一处），之后拆下光靶，激光光束将通过角度干涉镜后变成两束激光平行向前射出。
3）角度反射镜的准直。使用角度反射镜的准直辅助面准直激光，将准直辅助面面对干涉镜，通过微调角度干涉镜和激光头的位置，使两束平行光入射准直辅助面的上靶点，见图 4。之后将角度反射镜的测量面调至面对干涉镜，激光头光闸调至辅助调光位置，此时激光回光打到激光头的回光孔光靶上；再将激光头光闸调至测量位置，激光头上五盏指示灯全亮，光路准直完成。
加工中心ａ轴位置精度检测
1）在测量软件上进行测量设置，在加工中心上编写测量程序。光路准直成功后，确定测量开始点为 0 度位置，360 度是个测量位置。要求加工中心 a 轴沿正方向运行，测量间隔 30 度，运行到每个间隔将暂停六秒，以便激光系统采集数据。在行程的起始和终点要有 10 度越程移动， 消除运动间隙。根据以上要求，在测量软件上点击“新测试” 按钮进行测量设定；在加工中心上编写测量程序。
2）测量开始。测量软件上点击“位置跟踪”按钮设置测试跟踪，之后点击测量开始；在操作加工中心 a 轴运行刚刚编写的测量程序。a 轴运转至各个目标点，采集各个点的误差数值，误差值就是当前激光读数与当前目标位置之间的差值，并五遍采集数据。这时如果出现只采集两三个点的数据光路就没有了的情况，首先考虑是回转轴校准装置的安装与 a 轴不同心所造成的。解决办法是重新安装回转轴校准装置并重新进行光路的准直操作。
3）数据分析。点击“分析数据”按钮进行数据分析， 误差数据曲线及精度数据见图 5。