數(shù)控機(jī)床精度的檢測(cè)

　　摘  要：現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床集合了電子計(jì)算機(jī)、伺服系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、精密測(cè)量系統(tǒng)及新型機(jī)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)，能夠加工形狀復(fù)雜、精密、小批量零件，并且具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著我國(guó)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(duì)數(shù)控機(jī)床的精度要求也越來(lái)越高。如何檢測(cè)數(shù)控機(jī)床的精度，正成為各行業(yè)用戶在驗(yàn)收與維護(hù)數(shù)控機(jī)床時(shí)非常關(guān)注的問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；幾何精度；定位精度；切削精度；檢測(cè)與注意事項(xiàng)

　　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)根據(jù)我在日常工作中所積累的經(jīng)驗(yàn)，就這些精度的檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法及注意事項(xiàng)進(jìn)行綜合的說(shuō)明。

　　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(tái)面的平面度、各坐標(biāo)方向上移動(dòng)的相互垂直度、工作臺(tái)面X、Y坐標(biāo)方向上移動(dòng)的平行度、主軸孔的徑向圓跳動(dòng)、主軸軸向的竄動(dòng)、主軸箱沿z坐標(biāo)軸心線方向移動(dòng)時(shí)的主軸線平行度、主軸在z軸坐標(biāo)方向移動(dòng)的直線度和主軸回轉(zhuǎn)軸心線對(duì)工作臺(tái)面的垂直度等。

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

　　1.1 檢測(cè)方法：

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

　　1.2 檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)：

　　（1） 檢測(cè)時(shí)，機(jī)床的基座應(yīng)已完全固化。（2） 檢測(cè)時(shí)要盡量減小檢測(cè)工具與檢測(cè)方法的誤差。（3） 應(yīng)按照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，先接通機(jī)床電源對(duì)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(dòng)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(cè)要求。且所用檢測(cè)工具的精度等級(jí)要比被測(cè)的幾何精度高一級(jí)。（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(cè)一項(xiàng)，因?yàn)橛行�幾何精度是相互�?lián)系與影響的。（6） 對(duì)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 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(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運(yùn)動(dòng)時(shí)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(huì)對(duì)機(jī)床切削精度產(chǎn)生重要影響，特別會(huì)影響到孔隙加工時(shí)的孔距誤差。

　　目前通常采用的數(shù)控機(jī)床位置精度標(biāo)準(zhǔn)是ISO230-2標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)GB10931-89。

　　測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)工具有：標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻線尺、成組塊規(guī)、測(cè)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(zhǎng)度測(cè)量以雙頻激光干涉儀的測(cè)量結(jié)果為準(zhǔn)。回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)工具有360齒精密分度的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)儀為雙頻激光干涉儀。

　　2.1 檢測(cè)方法（用雙頻激光干涉儀時(shí)）

　　（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(cè)量參數(shù)。

　　（3）在機(jī)床處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)機(jī)床的定位精度進(jìn)行測(cè)量。

　　（4）輸出數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

　　2.2 檢測(cè)時(shí)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(duì)定位精度的影響。

　　（3）進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償時(shí)應(yīng)使用高精度的檢測(cè)儀器（如激光干涉儀），以便先測(cè)量再補(bǔ)償，補(bǔ)償后還應(yīng)再測(cè)量，并應(yīng)按相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn)（VDI3441、JIS6330或GB10931-89）對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，直到達(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(duì)直線軸和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度分別補(bǔ)償。

　　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(duì)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(dòng)精度等。