機床精度檢測方法

1、大型數(shù)控機床驗收的幾個問題對集機、電、液、氣于一體的進(jìn)口大型數(shù)控機床（含加工中心）的驗收，無論是預(yù) 驗收、還是最終驗收，都是十分重要的。它是對機床設(shè)計、制造、安裝調(diào)試的質(zhì) 量，特別是對機床精度的總體檢驗。它直接關(guān)系到機床的功能、可靠性、加工精 度和綜合加工能力。然而在實際驗收中，常常會出現(xiàn)一些帶有技術(shù)性或管理性的問題。如果不能 得到及時的正確處理，將會影響到機床的驗收質(zhì)量。1定位精度的檢測檢測機床的定位精度，常用標(biāo)準(zhǔn)有兩種：德國VDI/DGQ344懷準(zhǔn)（機床運行精度和定位精度的統(tǒng)計方法）。美國AMTB準(zhǔn)（美國機械制造技術(shù)協(xié)會制定）。用兩個標(biāo)準(zhǔn)，測量數(shù)據(jù)的整理均采用數(shù)理統(tǒng)計方法。即沿平行于坐標(biāo)軸

2、的某 一測量軸線選取任意幾個定位點（一般為515個）,然后對每個定位點重復(fù)進(jìn)行 多次定位（一般為513次）。可單向趨近定位點，也可以從兩個方向分別趨近， 然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，求出算術(shù)平均值。進(jìn)而求出平均值偏差、標(biāo)準(zhǔn)差、 分散度。分散度代表重復(fù)定位精度，它和平均值偏差一起構(gòu)成定位精度， 兩者之 和是在任意兩點問定位時可能達(dá)到的最大定位偏差。由于被測坐標(biāo)軸長度不盡相同，因而其定位精度的線性允差的給定方式不應(yīng) 是單一的，而應(yīng)有所區(qū)別。國標(biāo)GB10931-89數(shù)字控制機床位置精度的評定方法 中規(guī)定，軸線定位精度線性允差的給定方式主要有以下幾種：-在全行程上規(guī)定允差；根據(jù)被測對象長度分段規(guī)定允差

3、；-用局部公差方式規(guī)定允差；既規(guī)定局部公差，同時也規(guī)定全行程允差。東方汽輪機廠從德國科堡（COBURG司進(jìn)口工作臺5n 17m的數(shù)控龍門鐵 床 （下稱龍門銖），共有X、Y、Z、W四個坐標(biāo)軸。只有Z軸長度小于2m最長的X軸全行程為17.70m；從意大利貝拉爾蒂（BRERADI）250mm的落地式數(shù)控鯉鐵床，X軸（立柱移動）長23m Y軸（鯉頭升降）長7m這些坐標(biāo) 的軸線定位精度的線性允差值均按全行程允差給定。龍門銖X軸全行程允差為P=14+L/250（µm） （1）式中L-測量行程全長，mmP-定位允許偏差,µmX軸實際測量行程L=17210mm共測11點

4、，點問距為1721mm按公式（1）計算， 其最大允差值為P=14+17210/250=82.84µm=0.093（mm） （2）因為給定的是全行程允差，只要其任意長度上的允差等于或小于P值，定位精度都是合格的。上例說明，對于龍門鐵、落地鯉鐵床、重型轉(zhuǎn)子數(shù)控車床，X軸這樣長的坐標(biāo)軸，僅僅在全行程上規(guī)定允差是不夠的。而應(yīng)按線性允差給定方式d規(guī)定允差： 既規(guī)定局部公差，同時也規(guī)定全行程允差。由于有了任意長度上的定位允差，如 任意2000mm不僅可滿足常用工作長度上的定位精度，也有利于提高全行程的 定位精度。由此可知，訂購機床時知道坐標(biāo)軸定位精度的線性允差的給定方式，根據(jù)工藝需要提

5、出所購機床線性允差的給定方式，并列入合同條款是非常重要的。2關(guān)于負(fù)荷運轉(zhuǎn)試驗負(fù)荷試驗是檢驗機床是否達(dá)到設(shè)計規(guī)定的承載能力，及其在負(fù)荷狀態(tài)下各機 構(gòu)工作是否正常，其工作的平穩(wěn)性、準(zhǔn)確性、可靠性是否達(dá)到規(guī)定要求的重要手 段。有人擔(dān)心負(fù)荷試驗會損壞機床，降低甚至破壞機床精度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，負(fù)荷試驗前后均應(yīng)檢驗機床的幾何精度。工作精度試驗亦放 在負(fù)荷試驗后進(jìn)行。其目的均是對機床的進(jìn)一步檢驗。如前述龍門鐵、負(fù)荷試驗是在極限狀態(tài)下進(jìn)行的?；砩斐?m般術(shù)規(guī)范規(guī) 定，滑枕伸出1m可傳遞額定功率），功率達(dá)120kW額定功率95kW試驗后測試 滑枕兩個方向的垂直度，其誤差值比靜態(tài)時還小了。從美國莫林（MOLIN

6、E）司進(jìn)口的MF19卵數(shù)控多頭鉆床，按規(guī)定裝上10只Ø38mm頭做加工100只 孔的負(fù)荷試驗。完成后用10只Ø25mm頭，做連續(xù)鉆削500只孔的鉆削 精度試驗。精度要求(Ø25+0.125-0.05)mm ,實測為(Ø25+0.020)mm。實踐證明，負(fù)荷試驗不會損壞機床，不會降低機床精度。對于預(yù)驗收時已做過負(fù)荷試驗，對整體發(fā)運到用戶的小型機床或加工中心， 最終驗收時可考慮免做。而對于解體發(fā)運到用戶的大型機床， 最終驗收時負(fù)荷試 驗不可免做。因為重新安裝、調(diào)試、試車和預(yù)驗收時的環(huán)境等條件已不相同。預(yù) 驗收合

7、格，不能等同于最終驗收合格。3關(guān)于幾何精度的檢驗器具數(shù)控機床幾何精度基本上都要比普通機床高，普通機床用的檢具、量具，往往因自身精度低，滿足不了檢測要求。如龍門鐵，檢測附件鐵頭HS350E軸在0、90、180、270相對于 滑枕的垂直度時， 允差0.02mm/500mm用科堡機床公司帶的長1050mm Ø105mm的檢驗棒，其各向母線直線度誤差均小于0.005mm從羅馬尼業(yè)阿莫斯(ARMUSM床公司進(jìn)口的數(shù)控5m立車，鐵刀架滑枕需檢測同樣精度。自制 一檢驗棒，母線直線度誤差大于0.03mm超出檢測精度值，無法使用。在檢測龍門鐵鐵頭相對工作臺的垂直度，如檢測意大利貝拉爾蒂鯉床

8、立柱移 動相對于工作臺的垂直度時，需用1.5mx 2m直線度誤差0.01mm角度誤差 為2的直角尺。針對這一普遍存在的問題，解決辦法有兩個：-在機床訂貨時提出哪些量檢具由制造廠提供，列入合同條款。用切削加工替代精度檢驗。對于那些必須檢而乂無替代量檢具的精度項目，如 圖1HSD350CS檢項目，可采用切削加工方法替代。將試件放在坐標(biāo)測量儀上， 測量其相關(guān)平面的垂直度。4床身導(dǎo)軌縱向直線度的調(diào)整大型數(shù)控機床，如數(shù)控龍門鐵床、落地式鯉鐵床，重型數(shù)控轉(zhuǎn)子車床等，其 床身較長，多由數(shù)段組成。其床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度的調(diào)整，一般都按機 床精度檢驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)成中凸曲線。 把導(dǎo)軌人為地調(diào)成中凸形狀，其實質(zhì)

9、是一種 預(yù)載。用預(yù)載產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力，抵抗工作臺、工件的重力及切削加工產(chǎn)生的垂直切 削分力，使工作臺或刀架拖板在切削過程中處于水平狀態(tài)，進(jìn)而保證工件加工面 的平直度。大型數(shù)控機床安裝在恒溫環(huán)境中，如上述調(diào)成中凸形狀，使用中是沒有問題 的。但安裝在常溫環(huán)境中，如環(huán)境溫度為05C或510C時，其導(dǎo)軌該如何調(diào) 整？由于環(huán)境溫度變化，床身上、下有溫度差存在，形成自上而下的溫度梯度。 夏季導(dǎo)軌上表面溫度高，下表面溫度低。溫度差t1-t2使上表面伸長大于下表面， 呈上拱形狀。而到冬季，剛好相反。由于t2-t1的溫度差存在，下表面的收縮大 于上表面，導(dǎo)軌呈下?lián)闲螤?。機床維修實踐也證實了這一點：溫度較高時(夏天)

10、 導(dǎo)軌上拱；溫度較低時(冬天)，導(dǎo)軌凹心。1996年7月安裝龍門鐵床時，基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度調(diào)成中凸0.076mm其當(dāng)時導(dǎo)軌上表面溫度為28C,下表面為26.5 C。1997年11下旬復(fù)測基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差，導(dǎo)軌下?lián)?.31mm此時導(dǎo)軌上表面溫度為10C,下面為5C。為克服由于導(dǎo)軌上下溫差所導(dǎo)致的導(dǎo)軌直線度誤差，可使用數(shù)段成一體的床 身，不使用其連接處用螺栓產(chǎn)生塑性變形， 使其成為彈性的連接。環(huán)境溫度變化 時能伸縮自如，目的是使床身連接處成為皎交點， 使每段床身成為轉(zhuǎn)角不連續(xù)的 簡支梁。這樣才能使導(dǎo)軌調(diào)成中凸更方便， 而每段床身變形也更自如。如某龍門 鐵床床身全長35m每段長7m共5段，高度為700mm上下表面溫差 t=5 C。 床身是在自由狀態(tài)下調(diào)平的，溫差引起的變形為d=aL2 Dt/(8H)=8.7 X 10-6X 70002X 5/(8 X 700)=0.3806式中d-溫差引起的變形，mma鑄鐵線膨脹系數(shù)，取a=8.7 X 10-6L-每段床身長度，mmH床身高度,mmDt-上、下表面溫差，C其理論計算值和復(fù)測值基本相符。當(dāng)最大溫差值tEW C,導(dǎo)軌呈中凸機床導(dǎo)軌下?lián)现堤?將影響機床的運