數(shù)控機床精度檢驗

數(shù)控機床精度檢驗數(shù)控機床精度檢驗 一 實驗的性質(zhì)與任務一 實驗的性質(zhì)與任務 數(shù)控機床精度檢驗 是開設 數(shù)控設備調(diào)試與維護 課程過程中必須進行的 一項實驗 該項實驗與與機床實際驗收過程十分契合 在學習 數(shù)控設備調(diào)試 與維護 課程中 可以通過該實驗將理論實際相結(jié)合 在完成該實驗的過程中 認識相關(guān)的檢具 熟悉相關(guān)檢具的使用方法 了解每一項精度所代表的意義 二 實驗目的和要求二 實驗目的和要求 本實驗完全符合數(shù)控機床驗收的相關(guān)規(guī)程 與實際生產(chǎn)過程中的數(shù)控設備的精 度檢驗過程高度一致 對學生的要求是 1 養(yǎng)成安全 認真 踏實 嚴謹 一絲不茍的工作作風 2 熟悉每一項檢具工具的安裝調(diào)整方法 3 熟悉每一項精度的檢驗方法 4 能夠掌握每一項精度的記錄方法 5 能夠編制定位精度的檢驗程序 6 掌握螺距補償?shù)姆椒?7 撰寫符合實驗過程 內(nèi)容的實驗報告 8 現(xiàn)場操作指導教師要求的實驗內(nèi)容 三 三 預備知識預備知識 機床精度概念 機床的加工精度是衡量機床性能的一項重要指標 影響機床加工精度的因素很 多 有機床本身的精度影響 還有因機床及工藝系統(tǒng)變形 加工中產(chǎn)生振動 機床的磨損以及刀具磨 損等因素的影響 在上述各因素中 機床本身的精度 是一個重要的因素 例如在車床上車削 圓柱面 其圓柱度主要決定于工件旋轉(zhuǎn) 軸線的穩(wěn)定性 車刀刀尖移動軌跡的直線度以及刀尖 運動軌跡與工件旋轉(zhuǎn)軸線 之間的平行度 即主要決定于車床主軸與刀架的運動精度以及刀架 運動軌跡相 對于主軸的位置精度 機床的精度包括幾何精度 傳動精度 定位精度以及工作精度等 不同類型的 機床對這些方面的要求是不一樣的 一一 幾何精度幾何精度 機床的幾何精度是指機床某些基礎零件工作面的幾何精度 它指的是機床在不 運動 如主軸不轉(zhuǎn) 工作臺不移動 或運動速度較低時的精度 它規(guī)定了決定加 工精度的各主要零 部 件間以及這些零 部件的運動軌跡之間的相對位置允差 例如 床身導軌的直線度 工作臺面的平面度 主軸的回轉(zhuǎn)精度 刀架溜板移 動方向與主軸軸線的平行度等 在機床上加工的 工件表面形狀 是由刀具和工 件之間的相對運動軌跡決定的 而刀具和工件是由機床的執(zhí)行件直接帶動的 所以機床的幾何精度是保證加工精度最基本的條件 二二 傳動精度傳動精度 機床的傳動精度是指機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈兩末端件之間的相對運動精度 這方面 的誤差就 稱為該傳動鏈的傳動誤差 例如車床在車削螺紋時 主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 刀架的移 動量應等于螺 紋的導程 但是 實際上 由于主軸與刀架之間的傳動鏈中 齒 輪 絲杠及軸承等存在著誤 差 使得刀架的實際移距與要求的移距之間有了誤 差 這個誤差將直接造成工件的螺距誤差 為了保證工件的加工精度 不僅要 求機床有必要的幾何精度 而且還要求內(nèi)聯(lián)系傳動鏈有較 高的傳動精度 三三 定位精度定位精度 機床定位精度是指機床主要部件在運動終點所達到的實際位置的精度 實際位 置與預期位置之間的誤差稱為定位誤差 對于主要通過試切和測量工件尺寸來 確定運動部件定位位置 的機床 如臥式車床 萬能升降臺銑床等普通機床 對定位精度的要求并不太高 但對于依 靠機床本身的測量裝置 定位裝置或自 動控制系統(tǒng)來確定運動部件定位位置的機床 如各種自動化機床 數(shù)控機床 坐標測量機等 對定位精度必須有很高的要求 機床的幾何精度 傳動精度和定位精度通常是在沒有切削載荷以及機床不運動 或運動速度較低的情況下檢測的 故一般稱之為機床的靜態(tài)精度 靜態(tài)精度主 要決定于機床上主要零 部件 如主軸及其軸承 絲杠螺母 齒輪以及床身等 的制造精度以及它們的裝配精度 四四 工作精度工作精度 靜態(tài)精度只能在一定程度上反映機床的加工精度 因為機床在實際工作狀態(tài)下 還 有一系列因素會影響加工精度 例如 由于切削力 夾緊力的作用 機床的零 部件會產(chǎn)生彈性 變形 在機床內(nèi)部熱源 如電動機 液壓傳動裝置的發(fā)熱 軸承 齒輪等零件的摩擦發(fā)熱 等 以及環(huán)境溫度變化的影響下 機床零 部 件將產(chǎn)生熱變形 由于切削力和運動速度的影 響 機床會產(chǎn)生振動 機床運 動部件以工作速度運動時 由于相對滑動面之間的油膜以及其他因素的影響 其運動精度也與低速下測得的精度不同 所有這些都將引起機床靜態(tài)精度的 變化 影響工件的加工精度 機床在外載荷 溫升及振動等工作狀態(tài)作用下的 精度 稱為機床的動態(tài)精度 動態(tài)精度除與靜態(tài)精度有密切關(guān)系外 還在很大 程度上決定于機床的剛度 抗振性和熱穩(wěn)定性等 目前 生產(chǎn)中一般是通過切 削加工出的工件精度來考核機床的綜合動態(tài)精度 稱為機床的工作精度 工作 精度是各種因素對加工精度影響的綜合反映 四 四 實驗準備工作實驗準備工作 學生必須熟悉相關(guān)機床的操作 了解相關(guān)機床的機械結(jié)構(gòu) 掌握相關(guān)系統(tǒng)下的 程序編制方法 了解相關(guān)系統(tǒng)下的參數(shù)調(diào)整方法 查找相關(guān)資料 了解各項工 具儀器的使用方法以及相關(guān)儀器的工作原理 五 五 實驗內(nèi)容與學時安排實驗內(nèi)容與學時安排 總時間安排為一周 計學時為 30 個學時 實驗平臺為數(shù)控實訓基地的北京機電 院 VMC750 三軸數(shù)控銑削加工中心 本項實驗雖為精度檢驗的一個單項實驗 但 是就數(shù)控機床精度檢驗本身而言是包括了很多個小項 按照數(shù)控機床精度檢驗的程序 以及檢驗數(shù)控機床的相關(guān)要求 設計相關(guān)的實 驗項目如下表 一一 幾何精度幾何精度 次序檢查項目測定方法測定方法圖 1 工作臺 X 方 向運動的真 直度 工作臺置于 Y 軸方向移動之中央位置 將精密水平儀放置在工作臺上 使工作 臺沿 X 軸方向運動 最少讀取中間及兩 端三點位置以上的測量值 X 軸 Y 軸 方向水平儀 讀數(shù)的最大差值分別為 XZ YZ 面的測量值 工作臺置于 X Y 移動范圍的中間位置 將方尺放置在工作臺上 使一邊與 X 軸 運動方向平行 將千分表固定在主軸上 并用表頭頂住方尺的測量面上 使其沿 Z 軸運動方向上下運動 其讀數(shù)的最大 差值為測量值 工作臺置于 X Y 移動范圍的中間位置 將方尺放置在工作臺上 使一邊與 Y 軸 運動方向平行 將千分表固定在主軸上 并用表頭頂住方尺的測量面上 使其沿 Z 軸運動方向上下運動 其讀數(shù)的最大 差值為測量值 2 各軸向相互 運動的垂直 度 XY XZ Y Z 工作臺置于 X 移動范圍的中間位置 將 方尺放置在工作臺上 使一邊與 x 軸運 動方向平行 將千分表固定在主軸上并 用表頭頂住方尺的測量面上 使其沿 y 軸運動方向運動 其讀數(shù)的最大差值為 測量值 次序檢查項目測定方法測定方法圖 3 工作臺 Y 向 運動與工作 臺面的平行 度 將固定在主軸上的千分表頂住放置在工 作臺上的平尺上 沿 Y 軸移動工作臺 千分表讀數(shù)的最大差值即為測量值 4 工作臺 X 方 向運動與工 作臺面的平 行度 將固定在主軸上的千分表頂住放置在工 作臺上的平尺上 沿 X 軸移動工作臺 千分表讀數(shù)的最大差值即為測量值 5 工作臺 X 向 運動與主梯 形槽間的平 行度 將固定在主軸上的千分表頂住工作臺上 的主梯形槽的一立面上 沿 X 軸移動工 作臺 千分表讀數(shù)的最大差值即為測量 值 6 主軸錐孔偏 擺 在主軸錐孔內(nèi)裝入標準芯棒 用千分表 頂住芯棒近主軸端以及 300mm 處的遠端 讓主軸旋轉(zhuǎn) 其讀數(shù)的最大差值分別為 兩處的測量值 7 主軸中心與 工作臺的垂 直度 將工作臺置于 X Y 兩個方向的中間 將千分表夾持在主軸上 將表頭頂住工 作臺 旋轉(zhuǎn)主軸 調(diào)整表頭使其相對于 主軸的旋轉(zhuǎn)半徑為 300mm 分別讀 取前后 左右的讀數(shù) 讀數(shù)的最大差值 分別為兩個方向的測量值 300 8 主軸端面跳動 將千分表固定在工作臺上 將表頭頂 住主軸下端面上 旋轉(zhuǎn)主軸其讀數(shù)的 最大差值為測量值 次序檢查項目測定方法測定方法圖 9 主軸徑向跳動 將千分表固定在工作臺上 將表頭頂 住主軸外圓面上 旋轉(zhuǎn)主軸其讀數(shù)的 最大差值為測量值 二二 位置精度檢驗位置精度檢驗 按照相關(guān)的標準 以及參考實際機床檢驗的要求 對于位置精度檢驗通常采用 雙頻激光干涉儀 測量的項目有 1 定位精度 2 方向間隙 3 重復定位精 度 這三項精度的檢驗是在一個測量過程中完成的 在測量過程中采集到的數(shù) 據(jù)經(jīng)過分析會得到 3 個項目的數(shù)據(jù) 測定方法 將激光干涉儀線性測量組件中的干涉鏡 反射鏡安裝在工作臺上 調(diào)校好干涉 鏡 反射鏡以及激光頭之間的直線關(guān)系 是激光發(fā)射 反射通路暢通 根據(jù)機 床的技術(shù)參數(shù) 編制機床檢驗程序 調(diào)整激光干涉儀數(shù)據(jù)采集的相關(guān)設置 然 后按照編制的程序運行機床 以及通過激光干涉儀的數(shù)據(jù)采集裝置采集數(shù)據(jù) 在運行數(shù)據(jù)采集完以后 在計算機上運行數(shù)據(jù)處理軟件 將采集到的數(shù)據(jù)進行 分析處理 根據(jù)不同的數(shù)據(jù)處理標準得出檢測結(jié)果 三三 附錄附錄 1 幾何精度檢驗所用的部分檢具 1 水平儀 2 千分表及表座 3 檢驗方尺 4 標準芯棒 2 定位精度檢驗的相關(guān)資料 定位精度檢驗通常采用雙頻激光干涉儀檢驗 雙頻激光干涉儀大致由以下幾部分組成 1 直線測量鏡組 2 數(shù)據(jù)采集箱 3 激光頭 4 數(shù)