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1、数控机床校准技术在广东先进制造业中的作用数控机床校准技术在广东先进制造业中的作用本文由书梦人生贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。TECHNOLOGYS ERVICE科技服务经济系列报道 ） （二数控机床校准技术 在广东先进制造业中的作用 广东省计量科学研究院张欣宇 张勇先进制造技术是以计算机技术 为 基 础 ，综 合 应 用 信 息 、材 料 、能 源 、 环保等高新技术及现代管理理念于 产 品 设 计 、加 工 、生 产 和 销 售 等 全 过 程制造技术的总称。 数控加工技术是 先进制造业的重要环节，随着微电子 技术、计算机技术
2、和自动控制技术的 飞速进步，数控机床也得到了新的发 展。 配合智能伺服 / 控制系统、精密定 位测试元件及新型执行机构等先进 技术，数控机床加工准确度已达到亚 微米级， 加工方式也更加灵活多变， 目前已出现了工序集中的复合数控 机床（加工中心） ，奠定了先进制造的数控机床定位准确度的现场检测FMS 和 CIMS 基础 。 数控 机床 已 发 展成为先进制造业的关键设备，其产量 和技术水平在某种程度上代表了一 个国家制造业的技术水平和竞争力。 广东有毗邻港澳的优势，外资和 私有制造业发达，已成为世界知名的 制造业基地。 广东省政府已明确重点 发展的九大支柱产业中， 电气机械、 汽车以及十大创新工
3、程中的重大装 备制造项目无不与先进制造业息息 相关。 当前，广东省正处于转变经济 发展方式的关键时期，率先启动了制 造业信息化增效工程，加快发展先进 制造业和现代服务业，努力提升制造 业的国际市场竞争力。 随着广东制造 业技术实力的增强，精密和超精密加 工技术的发展以及各种复杂精密型 腔模具的客观需求，制造加工业对数 控加工准确度的要求越来越高，数控机床本身的工作状况 对加工质量起到关键的作用。 对于一台数控机床来说，影 响加工质量的主要误差来源有以下几部分：（1 ）几何误差： 一台三运动轴的机床每个轴均有 6 项误差即线性定位误差、 运动方向的 2 个直线度误差、俯仰角、偏摆角、滚动角，再加
4、上 任意两轴之间的垂直度误差，共有 21 项几何误差；（2）温升热 变性误差：主要集中在主轴温升、导轨温升变性、切削热变性 等，此类误差的来源要根据不同行业的实际应用确定；（3）操 作误差：主要体现在机床操作者使用机床时的技术水平方面 （如刀具安装是否正确、工件定位是否准确牢固、选择切削 速度是否合理等）。 根据我院多年来数控机床测试和研究的结果表明 ，数 控机床在安装时必须经现场调试才能符合其技术指标。 新 机床验收时， 都需要对其工作性能特性进行测试调整，使 数控机 床安 装后 即可 达到 其 技 术 指 标 要 求 以 及 预 期 的 质 量和效率。 已投入生产的数控机床在使用一段时间后
5、 ，由 于 紧固件 的蠕 变、材 料及 地基 的变 形 ，机 床 准 确 度 会 不 同18中国计量 China Metrology 2010. 8科技服务经济系列报道 ） （二程度地发生变化， 再加上企 业中 使用 的机床一般都是连续工作 ， 机床 均处 在非正常和超性能的工作状态，因 此， 机床的检测和调试对维持和 改进 机床 的工作状况至关重要。 对 数控机 床进 行有效测试和调整可切实改 善其 加工 准确度、保证零件加工质量、减少 废品 的产生、提高机床利用率，并能 及时揭 示机床存在的潜在问题， 避免 破坏 性 地使用机床，延长机床的使用寿命。 随 着数控技术的进一步发展 ， 数控
6、机床 已综合了在线精密检测技 术， 越 来越 多的数控机床通过配备测量 系统 来进 行工件、刀具尺寸检测及数字化 仿形 ， 上述功能的实现首先必须要保 证机 床 自身的准确度。 大量统计资料表明，目 前广东省制造行业所使用的数控机 床 ，65 以 上 在 安 装 时 都 未 严 格 按 照 国家规定的准确度评定标准进行检 测 ， 80 以 上 使 用 中 的 数 控 机 床 由 于 较 长 时 间 满 负 荷 运 转 ，机 械 部 分 磨 损 严重， 计量保障体系不能完全受控。 定 期 、经 常 性 地 对 数 控 机 床 工 作 状 态 进行监控以及对其进行检测和校准 是非 常重 要的。 检
7、测和校准 数控 机床 首先 要做 的 工作是检查机床的几何准确 度 ， 如 导 轨 运 动 的 直 线 度 、平 面 度 、平 行 度 、垂 直 度 、角 偏 （俯 仰 角 与 偏 摆 角 ）等 各 项 误差， 采用的标准器是激 光干 涉仪 或 各种精密仪器。 通过对机 床的 机械 部 件进行适当调整，必要时更换零件 ，将 数控机床本身的几何准确度各 项指 标 降至最小后，再 进 行 数 控 机 床 的 定 位 准 确度 校准 。 数控 机床 的定 位准确 度 会对机床切削准确度产生重要影响， 特别是对孔系加工时的孔距误差影 响 显 著 ，因 而 一 台 数 控 机 床 可 以 从 它 的定位
8、准确度来判定其所能加工的 准 确度 等级 。 考核 数控 机床 的定位 准 确 度 的 指 标 较 多 ，反 映 了 机 械 传 动 误 差和控制系统误差综合作用的结果。S ERVICE利用激光干涉仪测量角偏数 控 机 床 定 位 准 确 度 依 据 国 家 标 准 GB/T17421.2-2000 、 国 际 标 准 ISO230-2-2006 、 美 国 标 准 ASME B5.54 、 德 国 标 准 VDI/DGQ 3441 等 来评 定。 同 一台 机床 ，由于 采用 的 标准不同 ，所 得到 的位 置准 确度 值也 不完 全相 同 ，因 此 在选择数控机床的准确度指标时要注意它所采
9、用的标 准 。 一 般 情 况 下 ，以 数 控 机 床 购 买 合 同 技 术 书 上 注 明 的 验收 标准 为依据。 影响数控机床定 位准 确度 的主 要因 素有 机床 导轨 运 动准确度、螺距误差、反向间隙、外部干扰（振动、指令信号 的噪声干扰和偏移） 、环境温度及控制系统。 若要提高数控 机床的准确度就要设法将上述 因素 的影 响消 除或 尽可 能 降低，在消除了环境温度和外部干扰的 影响 后 ，采 取的 方 法主要从数控机床的机械硬件和软件两个方面来解决：检 测数控机床首先做的几何准确 度的 检查 就是 为了 消除 机 械硬件对定位准确度带来的影响。如果一台数控机床的机 械硬件方面
10、没有问题， 控制系统的各项参数检查正常，则 可用软件补偿的方法（螺距补偿和反 向间 隙补 偿 ）对 定位 准确度进行补偿。 我院积极研究数控机床定位准确度的检测技术手段， 配 置 了 英 国 雷 尼 绍 （Renishaw ） 、美 国 惠 普 （HP ）多 台 激 光 干涉仪及各种辅助光学测量镜，并注重引进和培养了光机 电一体化的数控技术人才。 我院从事数控机床检测、校准 的 技 术 人 员 通 过 对 日 本 FANUC 和 MITSUBISHI 、 德 国SIMENS、美 国 CINCINATI、西 班 牙 凡 高 等 数 控 系 统 进 行深入的研究，具备了这些常用数控系统 的螺 距补
11、 偿 、反 向 间隙补偿和系统主参数调整的技术实力。 2009 年 7 月，广东 省科技厅正式批准广东省计量院筹建“广东省现代几何与 力学计量技术重点实验室” ，利用此契机，我院进一步完善 了数控机床动态性能检测方面的能力，目前已能进行机床 振 动 测 试 与 分 析 （FFT ） 、滚 珠 丝 杠 的 动 态 特 性 、伺 服 驱 动 系统的响应特性、导轨的动态特性（低速爬行）分析等。2010. 8 中国计量 China MetrologyTECHNOLOGY19TECHNOLOGYS ERVICE计量是一个古老而又新兴科技服务经济系列报道 ） （二达到了 国家 免税 政策 ，但经 我院 现
12、场 检测 ，准确 度 却 无 法 达 到 要 求，机床销售公司不得不从日本派技术专家现场进行严格的检修 调试 ，符合 出厂 准确 度要 求后 企业 才予 以验 收 ，有 效 地 保 障 了 机 床用户的权益。 （2 ）广东是我国数控系统研发较早的地区，我院积 极与一些广东本土从事数控机床研究和生产的重点单位（如诺 信 数 控和 江门 佳铁 机床 公 司 ）建 立 了 良 好 的 协 作 关 系 ，共同完成多 项机床准确度的补偿研究，联合申报了广东省科技厅先进制造技 术的产学研项目，并为企业研发新型数控机床提供实验和技术标 准制定方面的服务。 （3 ）为广东大量制造业企业的数控机床提供 了优质的
13、检测和校准服务。 近年来已为广州广重企业集团、北斗 （广 州 ）汽 车 装 备 公 司 、广 州 本 田 、康 佳 模 具 、美 的 、科 龙 、广 州 博 创 、广州 机床 工具 公司 、佛山 安德里 茨公 司、萨 克米 机械 （佛 山 南 海 ）公司 等 60 多 家国 内知 名的大 、中型 制 造 企 业 提 供 数 控 加 工 机 床的准确度校验和技术支持，有力地帮助了企业实现对机加设备 的监控从而保证其加工准确度，使企业的数控加工设备能以高准 确度、高效率进行机械零件加工并生产出质量合格的产品。 同时， 我 院 还 与 国 内 大 型 数 控 机 床 生 产 厂 家 明 机 床 昆
14、厂股 份有 限公 司建 立了 长期 的技 术合 作 关 系 ， 协 助 该 厂 完 成 新 机 床的 调试 验收 、旧机 床的 维修 改造 等工 作 。 我 院利 用自身 技术 优势，通 过开 展对 企业 数控 加工 设备 的准 确度 测 量 和 校 准 ，对 地 方经 济中 现代 制造 业的 发展 发挥 了积 极 作 用 ， 初 步 实 现 了 计 量 科 技服 务企 业、服 务社 会经 济的 目标 。 但是 ，鉴 于 数 控 机 床 综 合 了 多 门 学 科 ，技 术 复 杂 ，我 们 还 需 要 进 一 步 提 高 自 身 实 力 ，为 先 进 制造 业提 供更 多、更 全面 的服 务
15、，在 经济 建设与 社 会 发 展 中 发 挥更 有力 的技 术保 障作 用 。 计的行业，但一直以来计量工作面 对的都是一台台孤立的计量器 具，其 促 进 企 业 发 展 、产 业 结 构 升级的核心作用并没有体现出 来。 针对广东省制造业的发展 需求， 我院充分重视数控机床 定位准确度校准技术的研究， 注重搭接计量服务与先进制造 业的桥梁作用， 为先进制造业 的相关企业提供实验平台，满 足广东制造业所需要的数控机 床 检 测 、分 析 和 校 准 、复 杂 形 体 尺寸的计量测试需求， 为企业 提供 贴身 服务 。 近年来，围绕数控机床的准 确度校准服务，我院主要做了三 方 面 工 作 ：
16、（1 ）对 广 东 省 企 业 引 进的国外先进数控机床提供严 格的验收服务，为海关执行高档 机床的免税政策提供技术支撑。 如广东美芝制冷设备有限公司 从日本新引进曲轴数控外圆磨 床 和 数 控 双 端 面 磨 床 各 1 台 ，价 格昂贵，机床标称的定位准确度科技服务经济专题征稿启事近年来，全国各地计量技术机构在不断发展中，科研实力逐渐壮大。为了更好地彰显计量科技在 国民经济发展中的重要支撑作用，本刊特组织了“科技服务经济系列报道” 。 报道首先反映国家计量 院对国家重点行业（主要是工业企业）发展提供的技术支撑作用。后续将全面展开报道全国各计量技 术机构运用科研成果服务地方经济发展需求，欢迎广大计量工作者踊跃投稿。 投稿要求：1. 主题明确、层次清晰、文理通畅，图文并茂更好，字数宜在 3000 字左右。 2. 来稿请注明作者姓名、单位、通信地址（邮编） 、电话（手机） 、身份证号等详细信息。 3. 投稿方式：（1 ）E-mail ： （2 ）邮寄：要求提供打印稿和软盘或光盘，并在信封上注明“投稿”字样。 通信地址：北京市朝阳区北
