新疆鋼鐵高級技工學(xué)校 吐爾洪·吐爾地

淺談數(shù)控機(jī)床精度的檢測方法

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隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，且對數(shù)控機(jī)床的精度要求也越來越高。如何檢測數(shù)控機(jī)床的精度，成為各行業(yè)用戶在驗(yàn)收與維護(hù)數(shù)控機(jī)床時非常關(guān)注的問題

數(shù)控機(jī)床；幾何精度；定位精度；切削精度；檢測與注意事項(xiàng)

0 前言

自從1952年美國研制出世界上第一臺數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。

1 數(shù)控機(jī)床概要

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作并加工零件。

數(shù)控機(jī)床的控制單元

數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。

與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)：

（1）加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；

（2）可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；

（3）加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間；

（4）機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3～5倍）；

（5）機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度；

（6）對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。

2 數(shù)控機(jī)床的精度及檢測

機(jī)床的精度主要包括機(jī)床的幾何精度、機(jī)床的定位精度和機(jī)床的切削精度。現(xiàn)對這些精度的檢測項(xiàng)目、檢測方法及注意事項(xiàng)進(jìn)行綜合的說明。

2.1 數(shù)控機(jī)床的幾何精度

數(shù)控機(jī)床的幾何精度反映機(jī)床的關(guān)鍵機(jī)械零部件（如床身、溜板、立柱、主軸箱等）的幾何形狀誤差及其組裝后的幾何形狀誤差，包括工作臺面的平面度、各坐標(biāo)方向上移動的相互垂直度、工作臺面X、Y坐標(biāo)方向上移動的平行度、主軸孔的徑向圓跳動、主軸軸向的竄動、主軸箱沿z坐標(biāo)軸心線方向移動時的主軸線平行度、主軸在z軸坐標(biāo)方向移動的直線度和主軸回轉(zhuǎn)軸心線對工作臺面的垂直度等。

常用檢測工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或測微表、直角儀、平尺、高精度主軸芯棒及千分表?xiàng)U磁力座等。

2.1.1 檢測方法

數(shù)控機(jī)床的幾何精度的檢測方法與普通機(jī)床的類似，檢測要求較普通機(jī)床的要高。

2.1.2 檢測時的注意事項(xiàng)

（1）檢測時，機(jī)床的基座應(yīng)已完全固化。（2）檢測時要盡量減小檢測工具與檢測方法的誤差。（3）應(yīng)按照相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，先接通機(jī)床電源對機(jī)床進(jìn)行預(yù)熱，并讓沿機(jī)床各坐標(biāo)軸往復(fù)運(yùn)動數(shù)次，使主軸以中速運(yùn)行數(shù)分鐘后再進(jìn)行。（4）數(shù)控機(jī)床幾何精度一般比普通機(jī)床高。普通機(jī)床用的檢具、量具，往往因自身精度低，滿足不了檢測要求。且所用檢測工具的精度等級要比被測的幾何精度高一級。（5）幾何精度必須在機(jī)床精調(diào)試后一次完成，不得調(diào)一項(xiàng)測一項(xiàng)，因?yàn)橛行缀尉仁窍嗷ヂ?lián)系與影響的。（6）對大型數(shù)控機(jī)床還應(yīng)實(shí)施負(fù)荷試驗(yàn)，以檢驗(yàn)機(jī)床是否達(dá)到設(shè)計(jì)承載能力；在負(fù)荷狀態(tài)下各機(jī)構(gòu)是否正常工作；機(jī)床的工作平穩(wěn)性、準(zhǔn)確性、可靠性是否達(dá)標(biāo)。

另外，在負(fù)荷試驗(yàn)前后，均應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床的幾何精度。有關(guān)工作精度的試驗(yàn)應(yīng)于負(fù)荷試驗(yàn)后完成。

2.2 數(shù)控機(jī)床的定位精度

數(shù)控機(jī)床的定位精度，是指所測機(jī)床運(yùn)動部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運(yùn)動時所能達(dá)到的位置精度。該精度與機(jī)床的幾何精度一樣，會對機(jī)床切削精度產(chǎn)生重要影響，特別會影響到孔隙加工時的孔距誤差。

測量直線運(yùn)動的檢測工具有：標(biāo)準(zhǔn)長度刻線尺、成組塊規(guī)、測微儀、光學(xué)讀數(shù)顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標(biāo)準(zhǔn)長度測量以雙頻激光干涉儀的測量結(jié)果為準(zhǔn)。回轉(zhuǎn)運(yùn)動檢測工具有360齒精密分度的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺或角度多面體、高精度圓光柵和平行光管等。目前通用的檢測儀為雙頻激光干涉儀。

2.2.1 檢測方法（用雙頻激光干涉儀時）

（1）安裝與調(diào)節(jié)雙頻激光干涉儀。

（2）預(yù)熱激光儀，然后輸入測量參數(shù)。

（3）在機(jī)床處于運(yùn)動狀態(tài)下對機(jī)床的定位精度進(jìn)行測量。

（4）輸出數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

2.2.2 檢測時的注意事項(xiàng)

（1）儀器在使用前應(yīng)精確校正。

（2）螺距誤差補(bǔ)償，應(yīng)在機(jī)床幾何精度調(diào)整結(jié)束后再進(jìn)行，以減少幾何精度對定位精度的影響。

（3）進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償時應(yīng)使用高精度的檢測儀器（如激光干涉儀），以便先測量再補(bǔ)償，補(bǔ)償后還應(yīng)再測量，并應(yīng)按相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn)（VDI3441、JIS6330或GB10931－89）對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，直至達(dá)到機(jī)床的定位精度要求。

（4）機(jī)床的螺距誤差補(bǔ)償方式包括線性軸補(bǔ)償和旋轉(zhuǎn)軸補(bǔ)償這兩種方式，可對直線軸和旋轉(zhuǎn)工作臺的定位精度分別補(bǔ)償。

2.3 切削精度

檢查機(jī)床切削精度的檢查，是在切削加工條件下對機(jī)床幾何精度和定位精度的綜合檢查，包括單項(xiàng)加工精度檢查和所加工的鑄鐵試樣的精度檢查（硬質(zhì)合金刀具按標(biāo)準(zhǔn)切削用量切削）。檢查項(xiàng)目一般包括：鏜孔尺寸精度及表面粗糙度、鏜孔的形狀及孔距精度、端銑刀銑平面的精度、側(cè)面銑刀銑側(cè)面的直線精度、側(cè)面銑刀銑側(cè)面的圓度精度、旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)900側(cè)面銑刀銑削的直角精度、兩軸聯(lián)動精度等。

［1］何龍著.數(shù)控設(shè)備調(diào)試與維護(hù)［M］.重慶：西南交通大學(xué)出版社，2006，（8）.

［2］王侃夫著.數(shù)控機(jī)床故障診斷及維護(hù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，（5）.

［3］孫偉著.數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2006，（8）.

2012－03－11）