數(shù)控機(jī)床幾何精度檢測工具及使用方法PPT課件

1、.,1,精度檢測工量具及使用,.,2,數(shù)控機(jī)床幾何精度檢驗具有重要的實際意義，不僅需要精密水平儀、平尺、角尺、檢驗棒、指示表（如千分表、百分表、杠桿表）和激光干涉儀等，還需要一些調(diào)整工具。為完成數(shù)控機(jī)床調(diào)平和幾何精度檢驗，現(xiàn)介紹常用的工具、量具和檢具。,.,3,常用工具有扳手類、螺釘旋具、鉗子、錘子、銅棒、鋁棒、千斤頂、油壺、油槍、撬棍等，其中扳手包括活扳手、呆扳手、梅花扳手、內(nèi)六角扳手、扭力扳手、成套手動套筒扳手和鉤型扳手等，常用的螺釘旋具有一字槽螺釘旋具和十字槽螺釘旋具，其實物和功能見表1-1。,一、常用工具,.,4,表1-1 常用工具的實物和功能,.,5,表1-1 常用工具實物和功能 續(xù)

2、,.,6,二、量具、檢具及工裝 （一）常用量具、檢具及工裝的簡介,1.指示表 檢驗數(shù)控機(jī)床幾何精度的指示器有百分表、千分表和杠桿表。 百分表可檢驗數(shù)控機(jī)床幾何精度，其分度值為0.01mm。 百分表的測量范圍一般有0-3 mm、0-5 mm、0-10mm，特殊情況下有0-20mm、0-30mm，甚至還有0-50、0-100mm大量程的百分表，在檢驗數(shù)控機(jī)床幾何精度中常用0-5和0-10mm規(guī)格的百分表。 還有數(shù)顯百分表，常用規(guī)格是0-12.7mm。 千分表的讀數(shù)值為0.001mm，常用測量范圍為0-1mm。 數(shù)顯千分表的規(guī)格是0-12.7mm，示值分辨力0.001mm。 杠桿表有機(jī)械式和電子數(shù)顯

3、式，其規(guī)格有杠桿百分表和杠桿千分表，杠桿百分表的分度值為0.01mm，杠桿千分表的分度值為0.001mm和0.002mm。 常用量具的實物和功能見表1-2。,.,7,表1-2 常用量具的實物和功能,.,8,表1-2 常用量具 續(xù),.,9,表1-2 常用量具 續(xù),.,10,2.常用檢具 檢驗數(shù)控機(jī)床幾何精度的常用檢具有平尺、方尺、角尺、等高塊、方筒、檢驗棒、自準(zhǔn)直儀，水平儀等，還有檢驗零件幾何精度的刀口角尺等，以及檢驗數(shù)控機(jī)床性能的點溫計等。 常用檢具的實物和功能見表1-3。,.,11,表1-3 常用檢具的實物和功能,.,12,表1-3 常用檢具 續(xù),.,13,表1-3 常用檢具 續(xù),.,14,

4、表1-3 常用檢具 續(xù),.,15,3.常用工裝 （1）綜合橋板 如圖1-1所示，綜合橋板用于數(shù)控車床幾何精度檢驗。 例如檢驗數(shù)控車床主軸跳動誤差時，橋板上放置磁力表座及百分表；檢驗數(shù)控車床導(dǎo)軌精度時，橋板上放置精密水平儀。,.,16,圖1-1 綜合橋板,.,17,（2）激光干涉儀 如圖1-2所示，激光干涉儀的主要組成部件有激光頭、直線度測量組件、垂直度測量組件和安裝附件等。,圖1-2 激光干涉儀的主要組成部件,.,18,（二）常用量具、檢具和工裝的使用方法 1.使用百分表和千分表的注意事項 （1）使用前，應(yīng)檢查測量桿活動的靈活性，即輕推測量桿時，測量桿在套筒內(nèi)的移動要靈活，沒有卡死現(xiàn)象，每次手

5、松開后，指針能回到原來的刻度位置。 （2）使用時，必須把百分表或千分表固定在磁力表座上，否則容易造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確，或摔壞百分表，但是夾緊力不能過大，以免因套筒變形而使測量桿活動不靈活。 （3）測量時，用0-5mm規(guī)格的百分表要有0.3-1mm的預(yù)壓縮量，用0-1mm規(guī)格的千分表要有0.2-0.4mm的預(yù)壓縮量，保持一定的初始測力，以免無法測出負(fù)偏差。 （4）測量時，不要使測量桿的行程超過它的測量范圍，不要使表頭突然撞到工件上，也不能用百分表/千分表測量粗糙度大的表面或有顯著凹凸不平的工作面。 （5）測量平面時，百分表/千分表的測量桿要與平面垂直，測量圓柱形工件時，測量桿要與工件的中心線垂直，

6、否則會使測量桿活動不靈或測量結(jié)果不準(zhǔn)確。 （6）為方便讀數(shù)，在測量前一般都讓大指針指到刻度盤的零位。,.,19,2.數(shù)顯千分表的使用方法 （1）準(zhǔn)備 1）用潔凈柔軟的不脫落棉織物清潔測量表面各部位。 2）檢查各按鍵是否靈活、有效，示值是否清楚穩(wěn)定，筆劃有無缺斷現(xiàn)象。 （2）操作 1）打開電源（按“ZERO/ON”鍵可打開電源）。 2）按“In / mm”鍵選擇單位制（米制時有“mm”字符出現(xiàn)，英制時有“In”字符出現(xiàn)）。 3）按“ABS/PRESET”鍵使數(shù)值置零，即可開始測量。 4）長按“ZERO/ON”鍵斷電。,.,20,3.杠桿表 杠桿百分表體積較小，適合檢驗數(shù)控車床主軸孔的徑向圓跳動誤

7、差、檢驗加工中心中央T形槽的直線度誤差等。 如圖1-3所示，杠桿千分表的測量桿軸線與被測工件表面的夾角愈小，誤差就愈小。如果由于測量需要， 角無法調(diào)小時(當(dāng) 15)，應(yīng)對其測量結(jié)果應(yīng)進(jìn)行修正。,.,21,.,22,4.自準(zhǔn)直儀 利用自準(zhǔn)直儀可以精確地測量機(jī)床或儀器導(dǎo)軌的直線度誤差，也可以測量平板等的平面度誤差，再配上光學(xué)直角器和帶磁性座的反射鏡等附件，還可以測量垂直導(dǎo)軌的直線度誤差，以及垂直導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌之間的垂直度誤差，與多面體聯(lián)用可以測量圓分度誤差。,.,23,（1）檢測原理 自準(zhǔn)直儀原理如圖1-4所示，光線通過位于物鏡焦平面的分劃板后，經(jīng)物鏡形成平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回來

8、，再通過物鏡后在焦平面上形成分劃板標(biāo)線像與標(biāo)線重合。當(dāng)反射鏡傾斜一個微小角度角時，反射回來的光束就傾斜2角。,自準(zhǔn)直儀的光學(xué)系統(tǒng)是由光源發(fā)出的光經(jīng)分劃板、半透反射鏡和物鏡后射到反射鏡上。如反射鏡傾斜，則反射回來的十字標(biāo)線像偏離分劃板上的零位，如圖1-5所示。,.,24,（2）使用方法 以自準(zhǔn)直儀與多面棱鏡聯(lián)合使用檢驗數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度誤差為例，說明其使用方法，見圖1-6。,檢驗數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度誤差時，先清潔數(shù)控轉(zhuǎn)臺和多面棱鏡座相關(guān)部位，安裝多面棱鏡座并對其打表找正，使其與轉(zhuǎn)臺同軸（0.005mm內(nèi)），將多面棱鏡安裝在鏡座上，并對其進(jìn)行緊固，然后安裝自準(zhǔn)直儀支架，將自準(zhǔn)直儀置于支架上，并且將自準(zhǔn)直儀電源線

9、接好，調(diào)整水平和角度，完成對光。轉(zhuǎn)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺，通過目鏡轉(zhuǎn)動手輪，使其指示的黑線在亮十字像中間，依次記錄數(shù)據(jù)，用公式計算出數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度誤差。,圖1-6 自準(zhǔn)直儀檢驗數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度誤差,.,25,5.水平儀 （1）工作原理 水平儀原理是利用氣泡在玻璃管內(nèi)，氣泡保持在最高位置，如圖1-7所示，表明該平面左端高于右端。,圖1-7 精密水平儀氣泡,.,26,1）水平儀刻度示值。實訓(xùn)室的水平儀靈敏度是0.02mm/m，此刻度示值是以1米為基長的傾斜值為0.02mm/1000mm，如圖1-8所示。,圖1-8 水平儀刻度示值為0.02/1000,2）測量時使水平儀工作面緊貼在被測表面，待氣泡完全靜止后方可進(jìn)行讀

10、數(shù)。 如需測量長度為L的實際傾斜值，則可通過下式進(jìn)行計算： 實際傾斜值刻度示值 L 偏差格數(shù) 例如：刻度示值為0.02mm/m，L200mm，偏差格數(shù)為2格。 則：實際傾斜值0.02mm/1000mm 200mm 20.008mm。 為避免由于水平儀零位不準(zhǔn)而引起的測量誤差，必須在使用前對水平儀的零位 進(jìn)行檢查或調(diào)整。,.,27,（2）使用方法 在使用水平儀時要注意下列事項。,1）使用前，必須先將被測量面和水平儀的工作面擦試干凈，并進(jìn)行零位檢查。,圖1-9 調(diào)整工具和調(diào)整孔,2）測量時必須待氣泡完全靜止后方可讀數(shù)。 3）讀數(shù)時，應(yīng)垂直觀察，以免產(chǎn)生視差。 4）使用完畢，應(yīng)進(jìn)行防銹處理，放置時，

11、注意防振、防潮。,.,28,6.量塊 量塊是一種精密的標(biāo)準(zhǔn)量具，它主要用于調(diào)整、校正或檢驗量儀、量具及各種精密工件。其精度等級分為K級、0級、1級、2級和3級。 量塊的外形一般為長方體，它具有兩個經(jīng)精密加工、表面粗糙度值極小的平行測量面，兩測量面之間的距離為測量尺寸，也就是量塊的尺寸。 量塊的使用方法如下： （1）為了工作方便和減少測量積累誤差，應(yīng)盡量選最少的塊數(shù)。83塊一套的量塊，選用一般不超過4塊；46塊一套的量塊，選用一般不超過5塊。 （2）計算時，第一塊應(yīng)根據(jù)組合尺寸的最后一位數(shù)字選取，以后各塊以此類推。例如，所需要測量的尺寸為48.245mm（組合尺寸），從87塊一套的盒中選?。?.

12、005mm、1.24mm、6mm和40mm四塊。 （3）可利用量塊附件和量塊調(diào)整尺寸，測量外徑、內(nèi)徑和高度。 （4）為了保持量塊的精度，延長其使用壽命，一般不允許用量塊直接測量工件。,.,29,7.平尺 平尺是具有一定精度的平直基準(zhǔn)線的實體，參照它可測定表面的直線度或平面度誤差。平尺通常是水平使用，或依靠其側(cè)面使工作面垂直，或依靠支承使其工作面水平。 使用平尺時，支承位置選擇應(yīng)使自然撓度最小。如圖1-10a所示，對均勻橫截面的平尺，其支承應(yīng)相隔5L/9，并位于距兩端2L/9處。如圖1-10b所示，如果平尺工作長度是500mm，最佳支承距離是300mm。當(dāng)平尺不在最佳支承位置時，特別是在兩端時，

13、應(yīng)考慮自然撓度。,.,30,8.檢驗棒 檢驗棒代表在規(guī)定范圍內(nèi)所要檢查的軸線，用它檢查軸線的實際徑向跳動或檢查軸線相對機(jī)床其他部件的位置。 （1）帶錐柄檢驗棒 1）規(guī)格 如圖1-11所示，均有間隔90的4條基準(zhǔn)線r（1、2、3和4），每根檢驗棒應(yīng)提供一個拔出螺母。,圖1-11 帶錐柄檢驗棒,2）使用注意事項 檢驗棒的錐柄和機(jī)床主軸的錐孔必須擦凈，以保證接觸良好；測量徑向跳動時，檢驗棒應(yīng)在相應(yīng) 90的4個位置依次插入主軸，誤差以4次結(jié)果的平均值計；檢查零部件側(cè)向位置精度或平行度誤差時，應(yīng)將檢驗棒和主軸旋轉(zhuǎn)180,依次在檢驗棒圓柱表面兩條相對的母線上進(jìn)行檢測；檢驗棒插入主軸后，應(yīng)稍等一些時間，以消

14、除操作者手傳來的熱量，使溫度穩(wěn)定。,.,31,（2）頂尖間的檢驗棒 1）說明 如圖1-12所示，安裝在兩頂尖之間的圓柱檢驗棒則代表通過兩點間的一條直線。每端有4個位于兩垂直的軸向平面的標(biāo)記和帶保護(hù)錐的中心孔。,圖1-12 安裝在兩頂尖之間的檢驗棒,2）使用注意事項 為檢查平行度，在檢驗棒圓柱體表面上的一條素線上測得讀數(shù)，然后將檢驗棒旋轉(zhuǎn)180，在相對的素線上測得讀數(shù)，將檢驗棒調(diào)頭后在同樣的那條素線上再重復(fù)檢驗一遍。平行度誤差以4次讀數(shù)的平均值計。這種測量力法可以消除因檢驗棒本身不精確而引起的大部分誤差。,.,32,9.直角尺 直角尺的基本型式有三角形、圓柱形和矩形（也稱方尺），如圖1-13所示

15、，其尺寸一般不超過500mm。 直角尺能方便測量機(jī)床垂直度公差從0.03mm/1000mm至0.05mm/1000mm的機(jī)床垂直度誤差，對于更小公差要求的垂直度，則應(yīng)考慮所用直角尺帶來的誤差。,圖1-13 角尺的基本型式 a）三角直角尺 b）圓柱直角尺 c）棱柱直角尺 d）矩形直角尺,.,33,10.數(shù)控機(jī)床墊鐵 數(shù)控機(jī)床墊鐵有小型數(shù)控機(jī)床墊鐵和大型數(shù)控機(jī)床墊鐵，如圖1-14a所示小型數(shù)控機(jī)床墊鐵是用于小型機(jī)床的支承安裝和調(diào)整水平，見圖1-14b所示大型數(shù)控機(jī)床墊鐵多為三層結(jié)構(gòu)，用于大型機(jī)床的支承安裝和調(diào)整水平。,.,34,10墊鐵 數(shù)控機(jī)床調(diào)整墊鐵是按JB/T6607-2007標(biāo)準(zhǔn)制造，用于

16、數(shù)控機(jī)床支承安裝和調(diào)整水平。 數(shù)控機(jī)床墊鐵的使用方法如下。 （1）根據(jù)數(shù)控機(jī)床重量選好墊鐵型號和數(shù)量。 （2）將所需墊鐵放入數(shù)控機(jī)床地腳孔下，穿入螺栓，旋至和數(shù)控機(jī)床床身底面接實。 （3）安裝調(diào)平規(guī)范進(jìn)行數(shù)控機(jī)床水平調(diào)整，螺栓順時針旋轉(zhuǎn)，數(shù)控機(jī)床抬起。 （4）調(diào)好數(shù)控機(jī)床水平后，旋緊螺母。 （5）因為墊鐵的橡膠存在蠕變現(xiàn)象，第一次使用的兩星期后，需要再調(diào)整數(shù)控機(jī)床水平。,.,35,11. 磁力表座 磁性表座如圖1-15所示。磁性表座有兩個光面，一個是帶V形槽，使用磁力表座時用其吸附在圓柱面或平面上。,a),b) 圖1-15 磁力表座實物圖和原理圖,.,36,（三）量具的維護(hù)和保養(yǎng) （1）在數(shù)控

17、機(jī)床上檢驗幾何精度時，數(shù)控機(jī)床部件運行要低速，保護(hù)量具的精度，且避免事故。 （2）檢驗幾何精度前，應(yīng)把量具的測量面和機(jī)床部件的測量表面都要擦拭干凈，以免因有臟物存在而影響測量精度。 （3）量具在使用過程中，要放在安全位置，不要和工具如扳手、錘子等堆放在一起，以免損壞量具。也不要隨便放在數(shù)控機(jī)床上，防止因數(shù)控機(jī)床振動而使量具掉下來摔壞。 （4）量具是檢驗用具，絕對不能作為其他工具隨意使用。 （5）溫度對檢驗結(jié)果有影響，盡量保持在20左右下進(jìn)行測量。溫度對量具精度影響很大，量具不應(yīng)放在陽光下或床頭箱上，避免使量具受熱變形而失去精度。,.,37,（三）量具的維護(hù)和保養(yǎng) （6）不要把精密量具放在磁場附

18、近，例如數(shù)控磨床的磁性工作臺上，以免使量具感磁。 （7）發(fā)現(xiàn)精密量出現(xiàn)問題時，如量具表面不平、有毛刺、有銹斑以及刻度不準(zhǔn)、尺身彎曲變形、表桿活動不靈活等，使用者不應(yīng)當(dāng)自行拆修，更不允許自行用錘子敲、銼刀銼、砂紙打光等辦法修理，以免增大量具的誤差，應(yīng)該主動送計量站檢修，并經(jīng)檢定量具精度后再繼續(xù)使用。 （8）量具使用后，應(yīng)及時擦拭干凈，除不銹鋼量具或有保護(hù)鍍層者外，金屬表面應(yīng)涂上一層防銹油，放在專用的盒子里，保存在干燥的地方，以免生銹。 （9）百分表、千分表、杠桿表在使用后，要擦凈裝盒，絕對不能任意涂擦油類，以防粘上灰塵影響靈活性。 （10）精密量具應(yīng)實行定期檢定和保養(yǎng)，長期使用的精密量具，要定期

19、送計量站進(jìn)行保養(yǎng)和檢定精度，以免因量具的示值誤差而造成檢驗超差。,.,38,三、激光干涉儀,激光干涉儀是利用激光的波長作為長度最小單位，對數(shù)控設(shè)備(加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控銑床等）的位置精度（反向間隙、定位精度、重復(fù)定位精度等）、幾何精度（俯仰扭擺角度、直線度、垂直度、平行度等）進(jìn)行精密測量的精密測量儀器。,.,39,1.激光及其重要特性,激光輸出光波可視為一束正弦波，例如雷尼紹XL-80激光頭是一氦氖激光器（He、Ne)，其激光波長為0.633m，如圖1-16所示。,圖1-16 激光輸出光波,激光具有以下三個重要特性： （1）激光波長非常穩(wěn)定，可以滿足精密測量的要求。 （2）激光波長非常短，可以用于高精度測量。 （3）激光具有干涉特性。,.,40,2.激光干涉儀測量距離的原理 測量技術(shù)的原理是把兩束波長相同的光波重合在一起形成干涉。其合成結(jié)果因兩個光波相位差不同而不同，用該相位差來確定兩個光波的光路差值的變化。 當(dāng)兩個相干光束波形在相同相位時，其合成結(jié)果被稱作相長干涉，輸出波的幅值等于兩個輸入波幅值之和，如圖1-17a所示。,圖1-17