数控机床位置精度检测

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1、,【知识准备】 一、数控车床位置精度检测 二、数控铣床位置精度检测 【任务实施】 【实训任务书】 【知识拓展】 一、数控机床的工作精度检测 二、球杆仪 【思考与练习】,任务3 数控机床位置精度检测,位置精度就是指机床刀具趋近目标位置的能力，是通过对测量值进行数据统计分析处理后得出来的结果。一般由定位精度、重复定位精度及反向间隙三部分组成。 数控机床位置精度主要检测内容有：,任务3 数控机床位置精度检测,1）各直线运动轴的定位精度(包括X、Y、Z、U、V、W轴)。 2）各直线运动轴的重复定位精度。 3）直线运动各坐标轴机械原点的返回精度。 4）直线运动各坐标轴的反向误差。 5）回转运动（回转工作

2、台）的定位精度。 6）回转运动（回转工作台）的重复定位精度。 7）回转运动的反向误差。 8）回转轴原点的返回精度。,任务3 数控机床位置精度检测,一、数控车床位置精度检测 1.标准、检测原理 （1）标准 定位精度和重复定位精度的确定 国家标准GB/T17421.22000评定方法 1）轴线行程（axis travel） 2）测量行程（measurement travel） 3）目标位置（target position）Pi 4）实际位置（actual position）Pij（i=0m，j=1n）,【知识准备】,5）位置偏差 6）单向 7）双向 8）扩展不确定度 9）覆盖因子 10）某一位置的

3、单向平均位置偏差 11）某一位置的双向平均位置偏差 12）某一位置的反向差值（,（1）标准,13）轴线反向差值(reversal value of an axis )B 14）轴线平均反向差值（mean reversal value of an axis) 15）在某一位置的单向定位标准不确定度的估算值 16）在某一位置的单向重复定位精度（unidirectional repeatability of positioning at a position）,（1）标准,17）某一位置的双向重复定位精度（bidirectional repeatability of positioning at a

4、 position） Ri 18）轴线单向重复定位精度(unidirectional repeatability of positioning） 以及轴线双向重复定位精度 (bidirectional repeatability of positioning R of an axis) R 19）轴线单向定位精度 (unidirectional accuracy of positioning of an axis) 20）轴线双向定位精度（bidirectional accuracy of positioning of an axis）A,（1）标准,（2）检测原理 位置精度的测量仪器可以用激

5、光干涉仪和步距规。 位置精度一般是在机床和工作台空载条件下进行，按国家标准和国际标准化组织的规定(ISO标准)，用激光干涉仪检测。 步距规测量位置精度，因其操作简单而在批量生产中被广泛采用，后面举例说明数控车床使用步距规测试Z轴位置精度的方法。 定位误差检测完成后要通过计算，进行螺距补偿和反向间隙补偿。,标准检验循环图见图2-20。,2.步距规 步距规见图2-21。尺寸P1、P2、P5按93mm间距设计，加工后测量出P1、P2、P5的实际尺寸作为定位精度检测时的目标位置坐标（测量基准），见图2-22。,图2-21 步距规,图2-22 步距规尺寸,图2-22中步距规的实际尺寸见表2-14。,表2

6、-14 步距规的实际尺寸,3.数控机床位置精度测试及补偿 4.数控车床位置精度的检测 （1）数控车床位置精度的检测项目 JB/T8324.1-1996简式数控卧式车床 精度的标准中G19项Z轴和X轴的位置精度，包括重复定位精度R、反向偏差B、定位精度，其检验方法见表2-15。,表2-15 数控车床定位精度的检测,（2）数控车床CAK3665sj的Z轴位置精度检测 1）具体测试过程 以配置华中世纪星数控系统的数控车床Z轴位置精度测量为例。测量时，将步距规置于前后顶尖上，见图2-23，令Z轴回零；按标准循环图测量5次，将各点读数（单向位置偏差）记录在记录表中，按标准对数据进行处理，可确定数控车床Z

7、轴的重复定位精度、反向间隙和定位精度。,图2-23 用步距规测量数控车床的定位精度,2）测试步骤 在首次测量前，开机进入系统（华中数控HNC-21T），见图2-24，移动光标选择“2轴” 回车，即进入系统Z轴补偿参数界面，将系统的反向间隙、螺距补偿参数全部设置为零，按“Esc”键，界面出现对话框“是否保存修改参数？”，按“Y”键后保存修改后的参数。,图2-24 F4轴补偿值参数,3）编制用步距规的测试程序,%1 G92X0Z0 G01X15F3000 G01Z5 G01Z0 G01X0F300 G04X2 G01X15F3000 G01Z-93.009 G01X0F300 G04X2 G01X

8、15F3000 G01Z-186.033 G01X0F300 G04X2 G01X15F3000 G01Z-279.039 G01X0F300 G04X2 G01X15F3000 G01Z-372.048 G01X0F300,G04X2 G01X15F3000 G01Z-376 G01Z-372.048 G01X0F300 G04X2 G01X15F3000 G01Z-279.039 G01X0F300 G04X2 G01X15F3000 G01Z-186.033 G01X0F300G04X2 G01X15F3000 G01Z-93.009 G01X0F300 G04X2 G01X15F300

9、0 G01Z0 G01X0F300 G04X2 M30,4）数据处理。按“定位精度和重复定位精度的确定-国家标准GB/T17421.22000评定方法”对数据进行处理，计算出全部数值，完成误差补偿。 5）若按单向补偿，补偿后，按上述测试步骤和测试程序，再次进行位置精度的测量并进行数据处理。 计算出Z轴单向补偿后的定位精度和重复定位精度。,6）以数控车床CAK3665sj的Z轴测试为例， 检测数据和计算数据见表2-16。,表2-16 无补偿的数控车床Z轴位置精度检测数据和计算数据,表2-16 无补偿的数控车床Z轴位置精度检测数据和计算数据（续）,通过计算，填写单向补偿参数表，见表2-17。,表2

10、-17 单向补偿参数表,补偿后，按无补偿的测试步骤和测试程序，再次进行位置精度的测量并进行数据处理，见表2-18。,表2-18 补偿后的数控车床Z轴位置精度检测数据和计算数据,表2-18 补偿后的数控车床Z轴位置精度检测数据和计算数据（续）,二、数控铣床位置精度检测 “GB/T 20958.2-2007数控床身铣床检验条件 精度检验 第2部分: 立式铣床”标准中数控铣床定位精度的检验项目和检验方法见表2-19。,表2-19 数控铣床的定位精度检验,实训任务书,1.任务书 （1）用步距规完成数控车床的Z轴位置精度测试。 1）完成数控车床的Z轴位置精度测试，填写表2-21。,表2-21 数控车床的

11、Z轴位置精度测试表,2）进入华中世纪星数控系统Z轴补偿参数界面，输入单向补偿后的数据，填写检测补偿参数表2-22。,表2-22 单向补偿参数表,3）输入数控系统的补偿参数，再测量补偿后的数据填写表2-23，并根据测量数据计算出相关的误差值。,表2-23 补偿后的数控车床Z轴位置精度检测,（2）用步距规完成数控铣床的X轴位置精度测试,提示：将步距规置于工作台中间位置，注意步距规的方向，用压板轻轻地固定，并用杠杆百分表将步距规轴线与X坐标轴导轨校平行，平行度允差0.02mm。操作工作台沿X坐标轴回零，Y轴置于行程中间位置；将杠杆百分表固定在主轴箱上（不移动），表头接触在第1点，表针置零。将工作方式

12、置于“单段”，进给修调置于“100%”，运行检测程序，当程序执行到第1次测量的暂停语句时，将表针再次置零，再将工作方式置于“自动”后，按“循环启动”开始逐一测量，在测量完成前不应调整杠杆百分表表针。测量5个循环，并将读数记录到“测试记录表”中。停止运行，将表头移开测量面。 自行设计表格，完成数控铣床的X轴位置精度的检测和计算。,【知识拓展】,一、数控机床的工作精度检测 机床质量的好与坏，其最终的考核标准还是看该机床加工零件的质量如何，以该机床的加工精度为准。一般对一个综合试件的加工质量进行评价，具体要求见数控车床和数控铣床的工作精度检验表。 1.数控车床的工作精度检测 沈阳第一机床厂数控车床C

13、AK3665sj的工作精度检验见表2-24。,表2-24 数控车床的工作精度检测结果,2.数控铣床的工作精度检验 “GB/T 20958.2-2007数控床身铣床检验条件 精度检验 第2部分: 立式铣床”标准中数控铣床工作精度的检验见表2-25。,表2-25 数控铣床工作精度的检验,表2-25 数控铣床工作精度的检验（续）,二、球杆仪 雷尼绍公司的球杆仪不仅能快速检测数控机床两轴联动误差，还可作为数控机床故障分析的一种工具。 1.球杆仪的原理 球杆仪是由一安装在可伸缩的纤维杆内的高精度位移传感器构成，该传感器包括两个线圈和一个可移动的内杆，其工作原理是安装在可伸缩的纤维杆内的高精度位移传感器可

14、测量杆长的变化，球杆两头的距离是设定的标准长度，杆的一头是高精度球，另一头是带有磁性的三点接触的支座，从杆内引出的信号线将位移传感器测得的长度变化信息送入采集卡，采集的数据再输入计算机，通过分析采集的数据得到机床的各误差元素。,2.检测数控铣床XY两轴联动误差 在数控机床机电联调实训室测试了SINUMERIK 802D系统的数控铣床XY两轴联动误差，球杆仪的安装见图2-25。,图2-25 数控铣床XY两轴联动误差检测,根据球杆仪软件提供的程序，输入到数控系统，其程序如下：,RENISHAW.MPF G54 G90 G17 G64 G94F500 G01X-101.5Y0Z0 M00 G01X-

15、100Y0,G03X-100Y0 I 100 J 0 G03X-100Y0 I 100 J 0 G01X-101.5Y0 M00 G01X-100Y0 G02X-100Y0 I 100 J 0 G02X-100Y0 I 100 J 0 G01X101.5Y0 M02,根据球杆仪检测后得到的两轴联动误差图形，能分析数控铣床存在问题的原因，快速找到数控铣床故障所在，从而解决数控铣床的问题与故障。,1.数控机床调平时，主要工具有哪些？调整地脚螺栓时是拧紧还是拧松？应注意什么？ 2.数控机床通电试车前要检查哪些内容？试举一例说明若不检查即通电可能出现的问题。 3.数控车床几何精度检验项目G7规定，在垂直平面内和水平面内，主轴轴线对溜板移动的平行度只许向上偏与向前偏，为什么？ 4.数控车床主轴箱和尾座两顶尖的等高度误差对加工质量有什么影响？ 5.数控车床主轴的轴向窜动误差对加工质量有什么影响？ 6.数控铣床几何精度是围绕着哪两项内容展开的？ 7.数控铣床主轴轴承间隙太大和太小对工作有何影响？,思考与练习,谢谢,