機(jī)床精度檢測方法

1、大型數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收的幾個(gè)問題對集機(jī)、電、液、氣于一體的進(jìn)口大型數(shù)控機(jī)床（含加工中心）的驗(yàn)收，無論是預(yù) 驗(yàn)收、還是最終驗(yàn)收，都是十分重要的。它是對機(jī)床設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試的質(zhì) 量，特別是對機(jī)床精度的總體檢驗(yàn)。它直接關(guān)系到機(jī)床的功能、可靠性、加工精 度和綜合加工能力。然而在實(shí)際驗(yàn)收中，常常會(huì)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(shí)的正確處理，將會(huì)影響到機(jī)床的驗(yàn)收質(zhì)量。1定位精度的檢測檢測機(jī)床的定位精度，常用標(biāo)準(zhǔn)有兩種：德國VDI/DGQ344懷準(zhǔn)（機(jī)床運(yùn)行精度和定位精度的統(tǒng)計(jì)方法）。美國AMTB準(zhǔn)（美國機(jī)械制造技術(shù)協(xié)會(huì)制定）。用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，測量數(shù)據(jù)的整理均采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(gè)定位點(diǎn)（一般為515個(gè)）,然后對每個(gè)定位點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行 多次定位（一般為513次）。可單向趨近定位點(diǎn)，也可以從兩個(gè)方向分別趨近， 然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(diǎn)問定位時(shí)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(jī)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(shí)也規(guī)定全行程允差。東方汽輪機(jī)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(gè)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(dòng)）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(shí)際測量行程L=17210mm共測11點(diǎn)

4、，點(diǎn)問距為1721mm按公式（1）計(jì)算， 其最大允差值為P=14+17210/250=82.84µm=0.093（mm） （2）因?yàn)榻o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(shí)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(jī)床時(shí)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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)負(fù)荷試驗(yàn)是檢驗(yàn)機(jī)床是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的承載能力，及其在負(fù)荷狀態(tài)下各機(jī) 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(yàn)會(huì)損壞機(jī)床，降低甚至破壞機(jī)床精度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，負(fù)荷試驗(yàn)前后均應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床的幾何精度。工作精度試驗(yàn)亦放 在負(fù)荷試驗(yàn)后進(jìn)行。其目的均是對機(jī)床的進(jìn)一步檢驗(yàn)。如前述龍門鐵、負(fù)荷試驗(yàn)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(yàn)后測試 滑枕兩個(gè)方向的垂直度，其誤差值比靜態(tài)時(shí)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(yàn)。完成后用10只Ø25mm頭，做連續(xù)鉆削500只孔的鉆削 精度試驗(yàn)。精度要求(Ø25+0.125-0.05)mm ,實(shí)測為(Ø25+0.020)mm。實(shí)踐證明，負(fù)荷試驗(yàn)不會(huì)損壞機(jī)床，不會(huì)降低機(jī)床精度。對于預(yù)驗(yàn)收時(shí)已做過負(fù)荷試驗(yàn)，對整體發(fā)運(yùn)到用戶的小型機(jī)床或加工中心， 最終驗(yàn)收時(shí)可考慮免做。而對于解體發(fā)運(yùn)到用戶的大型機(jī)床， 最終驗(yàn)收時(shí)負(fù)荷試 驗(yàn)不可免做。因?yàn)橹匦掳惭b、調(diào)試、試車和預(yù)驗(yàn)收時(shí)的環(huán)境等條件已不相同。預(yù) 驗(yàn)收合

7、格，不能等同于最終驗(yàn)收合格。3關(guān)于幾何精度的檢驗(yàn)器具數(shù)控機(jī)床幾何精度基本上都要比普通機(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。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(shí)， 允差0.02mm/500mm用科堡機(jī)床公司帶的長1050mm Ø105mm的檢驗(yàn)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(yàn)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(dòng)相對于工作臺的垂直度時(shí)，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(gè)：-在機(jī)床訂貨時(shí)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(yàn)。對于那些必須檢而乂無替代量檢具的精度項(xiàng)目，如 圖1HSD350CS檢項(xiàng)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(jī)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(jī) 床精度檢驗(yàn)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(shí)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(jī)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(shí)，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(jī)床維修實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn)：溫度較高時(shí)(夏天)

10、 導(dǎo)軌上拱；溫度較低時(shí)(冬天)，導(dǎo)軌凹心。1996年7月安裝龍門鐵床時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)能伸縮自如，目的是使床身連接處成為皎交點(diǎn)， 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(jì)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(jī)床導(dǎo)軌下?lián)现堤?將影響機(jī)床的運(yùn)