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1、项目一 知识准备 任务一 认识和使用工量具,数控机床几何精度检验具有重要的实际意义，不仅需要精密水平仪、平尺、角尺、检验棒、指示表（如千分表、百分表、杠杆表）和激光干涉仪等，还需要一些调整工具。为完成数控机床调平和几何精度检验，现介绍常用的工具、量具和检具。,常用工具有扳手类、螺钉旋具、钳子、锤子、铜棒、铝棒、千斤顶、油壶、油枪、撬棍等，其中扳手包括活扳手、呆扳手、梅花扳手、内六角扳手、扭力扳手、成套手动套筒扳手和钩型扳手等，常用的螺钉旋具有一字槽螺钉旋具和十字槽螺钉旋具，其实物和功能见表1-1。,一、常用工具,表1-1 常用工具的实物和功能,表1-1 常用工具实物和功能 续,二、量具、检具及
2、工装 （一）常用量具、检具及工装的简介,1.指示表 检验数控机床几何精度的指示器有百分表、千分表和杠杆表。 百分表可检验数控机床几何精度，其分度值为0.01mm。 百分表的测量范围一般有0-3 mm、0-5 mm、0-10mm，特殊情况下有0-20mm、0-30mm，甚至还有0-50、0-100mm大量程的百分表，在检验数控机床几何精度中常用0-5和0-10mm规格的百分表。 还有数显百分表，常用规格是0-12.7mm。 千分表的读数值为0.001mm，常用测量范围为0-1mm。 数显千分表的规格是0-12.7mm，示值分辨力0.001mm。 杠杆表有机械式和电子数显式，其规格有杠杆百分表和杠
3、杆千分表，杠杆百分表的分度值为0.01mm，杠杆千分表的分度值为0.001mm和0.002mm。 常用量具的实物和功能见表1-2。,表1-2 常用量具的实物和功能,表1-2 常用量具 续,表1-2 常用量具 续,2.常用检具 检验数控机床几何精度的常用检具有平尺、方尺、角尺、等高块、方筒、检验棒、自准直仪，水平仪等，还有检验零件几何精度的刀口角尺等，以及检验数控机床性能的点温计等。 常用检具的实物和功能见表1-3。,表1-3 常用检具的实物和功能,表1-3 常用检具 续,表1-3 常用检具 续,表1-3 常用检具 续,3.常用工装 （1）综合桥板 如图1-1所示，综合桥板用于数控车床几何精度检
4、验。 例如检验数控车床主轴跳动误差时，桥板上放置磁力表座及百分表；检验数控车床导轨精度时，桥板上放置精密水平仪。,图1-1 综合桥板,（2）激光干涉仪 如图1-2所示，激光干涉仪的主要组成部件有激光头、直线度测量组件、垂直度测量组件和安装附件等。,图1-2 激光干涉仪的主要组成部件,（二）常用量具、检具和工装的使用方法 1.使用百分表和千分表的注意事项 （1）使用前，应检查测量杆活动的灵活性，即轻推测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，没有卡死现象，每次手松开后，指针能回到原来的刻度位置。 （2）使用时，必须把百分表或千分表固定在磁力表座上，否则容易造成测量结果不准确，或摔坏百分表，但是夹紧力
5、不能过大，以免因套筒变形而使测量杆活动不灵活。 （3）测量时，用0-5mm规格的百分表要有0.3-1mm的预压缩量，用0-1mm规格的千分表要有0.2-0.4mm的预压缩量，保持一定的初始测力，以免无法测出负偏差。 （4）测量时，不要使测量杆的行程超过它的测量范围，不要使表头突然撞到工件上，也不能用百分表/千分表测量粗糙度大的表面或有显著凹凸不平的工作面。 （5）测量平面时，百分表/千分表的测量杆要与平面垂直，测量圆柱形工件时，测量杆要与工件的中心线垂直，否则会使测量杆活动不灵或测量结果不准确。 （6）为方便读数，在测量前一般都让大指针指到刻度盘的零位。,2.数显千分表的使用方法 （1）准备
6、1）用洁净柔软的不脱落棉织物清洁测量表面各部位。 2）检查各按键是否灵活、有效，示值是否清楚稳定，笔划有无缺断现象。 （2）操作 1）打开电源（按“ZERO/ON”键可打开电源）。 2）按“In / mm”键选择单位制（米制时有“mm”字符出现，英制时有“In”字符出现）。 3）按“ABS/PRESET”键使数值置零，即可开始测量。 4）长按“ZERO/ON”键断电。,3.杠杆表 杠杆百分表体积较小，适合检验数控车床主轴孔的径向圆跳动误差、检验加工中心中央T形槽的直线度误差等。 如图1-3所示，杠杆千分表的测量杆轴线与被测工件表面的夹角愈小，误差就愈小。如果由于测量需要， 角无法调小时(当 1
7、5)，应对其测量结果应进行修正。,4.自准直仪 利用自准直仪可以精确地测量机床或仪器导轨的直线度误差，也可以测量平板等的平面度误差，再配上光学直角器和带磁性座的反射镜等附件，还可以测量垂直导轨的直线度误差，以及垂直导轨和水平导轨之间的垂直度误差，与多面体联用可以测量圆分度误差。,（1）检测原理 自准直仪原理如图1-4所示，光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再通过物镜后在焦平面上形成分划板标线像与标线重合。当反射镜倾斜一个微小角度角时，反射回来的光束就倾斜2角。,自准直仪的光学系统是由光源发出的光经分划板、半透反射镜和物镜后射到反射镜上。如反
8、射镜倾斜，则反射回来的十字标线像偏离分划板上的零位，如图1-5所示。,（2）使用方法 以自准直仪与多面棱镜联合使用检验数控转台分度误差为例，说明其使用方法，见图1-6。,检验数控转台分度误差时，先清洁数控转台和多面棱镜座相关部位，安装多面棱镜座并对其打表找正，使其与转台同轴（0.005mm内），将多面棱镜安装在镜座上，并对其进行紧固，然后安装自准直仪支架，将自准直仪置于支架上，并且将自准直仪电源线接好，调整水平和角度，完成对光。转动数控转台，通过目镜转动手轮，使其指示的黑线在亮十字像中间，依次记录数据，用公式计算出数控转台分度误差。,图1-6 自准直仪检验数控转台分度误差,5.水平仪 （1）工
9、作原理 水平仪原理是利用气泡在玻璃管内，气泡保持在最高位置，如图1-7所示，表明该平面左端高于右端。,图1-7 精密水平仪气泡,1）水平仪刻度示值。实训室的水平仪灵敏度是0.02mm/m，此刻度示值是以1米为基长的倾斜值为0.02mm/1000mm，如图1-8所示。,图1-8 水平仪刻度示值为0.02/1000,2）测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面，待气泡完全静止后方可进行读数。 如需测量长度为L的实际倾斜值，则可通过下式进行计算： 实际倾斜值刻度示值 L 偏差格数 例如：刻度示值为0.02mm/m，L200mm，偏差格数为2格。 则：实际倾斜值0.02mm/1000mm 200mm 20.
10、008mm。 为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，必须在使用前对水平仪的零位 进行检查或调整。,（2）使用方法 在使用水平仪时要注意下列事项。,1）使用前，必须先将被测量面和水平仪的工作面擦试干净，并进行零位检查。,图1-9 调整工具和调整孔,2）测量时必须待气泡完全静止后方可读数。 3）读数时，应垂直观察，以免产生视差。 4）使用完毕，应进行防锈处理，放置时，注意防振、防潮。,6.量块 量块是一种精密的标准量具，它主要用于调整、校正或检验量仪、量具及各种精密工件。其精度等级分为K级、0级、1级、2级和3级。 量块的外形一般为长方体，它具有两个经精密加工、表面粗糙度值极小的平行测量面，两
11、测量面之间的距离为测量尺寸，也就是量块的尺寸。 量块的使用方法如下： （1）为了工作方便和减少测量积累误差，应尽量选最少的块数。83块一套的量块，选用一般不超过4块；46块一套的量块，选用一般不超过5块。 （2）计算时，第一块应根据组合尺寸的最后一位数字选取，以后各块以此类推。例如，所需要测量的尺寸为48.245mm（组合尺寸），从87块一套的盒中选取：1.005mm、1.24mm、6mm和40mm四块。 （3）可利用量块附件和量块调整尺寸，测量外径、内径和高度。 （4）为了保持量块的精度，延长其使用寿命，一般不允许用量块直接测量工件。,7.平尺 平尺是具有一定精度的平直基准线的实体，参照它可
12、测定表面的直线度或平面度误差。平尺通常是水平使用，或依靠其侧面使工作面垂直，或依靠支承使其工作面水平。 使用平尺时，支承位置选择应使自然挠度最小。如图1-10a所示，对均匀横截面的平尺，其支承应相隔5L/9，并位于距两端2L/9处。如图1-10b所示，如果平尺工作长度是500mm，最佳支承距离是300mm。当平尺不在最佳支承位置时，特别是在两端时，应考虑自然挠度。,8.检验棒 检验棒代表在规定范围内所要检查的轴线，用它检查轴线的实际径向跳动或检查轴线相对机床其他部件的位置。 （1）带锥柄检验棒 1）规格 如图1-11所示，均有间隔90的4条基准线r（1、2、3和4），每根检验棒应提供一个拔出螺
13、母。,图1-11 带锥柄检验棒,2）使用注意事项 检验棒的锥柄和机床主轴的锥孔必须擦净，以保证接触良好；测量径向跳动时，检验棒应在相应 90的4个位置依次插入主轴，误差以4次结果的平均值计；检查零部件侧向位置精度或平行度误差时，应将检验棒和主轴旋转180,依次在检验棒圆柱表面两条相对的母线上进行检测；检验棒插入主轴后，应稍等一些时间，以消除操作者手传来的热量，使温度稳定。,（2）顶尖间的检验棒 1）说明 如图1-12所示，安装在两顶尖之间的圆柱检验棒则代表通过两点间的一条直线。每端有4个位于两垂直的轴向平面的标记和带保护锥的中心孔。,图1-12 安装在两顶尖之间的检验棒,2）使用注意事项 为检
14、查平行度，在检验棒圆柱体表面上的一条素线上测得读数，然后将检验棒旋转180，在相对的素线上测得读数，将检验棒调头后在同样的那条素线上再重复检验一遍。平行度误差以4次读数的平均值计。这种测量力法可以消除因检验棒本身不精确而引起的大部分误差。,9.直角尺 直角尺的基本型式有三角形、圆柱形和矩形（也称方尺），如图1-13所示，其尺寸一般不超过500mm。 直角尺能方便测量机床垂直度公差从0.03mm/1000mm至0.05mm/1000mm的机床垂直度误差，对于更小公差要求的垂直度，则应考虑所用直角尺带来的误差。,图1-13 角尺的基本型式 a）三角直角尺 b）圆柱直角尺 c）棱柱直角尺 d）矩形直
15、角尺,10.数控机床垫铁 数控机床垫铁有小型数控机床垫铁和大型数控机床垫铁，如图1-14a所示小型数控机床垫铁是用于小型机床的支承安装和调整水平，见图1-14b所示大型数控机床垫铁多为三层结构，用于大型机床的支承安装和调整水平。,10垫铁 数控机床调整垫铁是按JB/T6607-2007标准制造，用于数控机床支承安装和调整水平。 数控机床垫铁的使用方法如下。 （1）根据数控机床重量选好垫铁型号和数量。 （2）将所需垫铁放入数控机床地脚孔下，穿入螺栓，旋至和数控机床床身底面接实。 （3）安装调平规范进行数控机床水平调整，螺栓顺时针旋转，数控机床抬起。 （4）调好数控机床水平后，旋紧螺母。 （5）因
16、为垫铁的橡胶存在蠕变现象，第一次使用的两星期后，需要再调整数控机床水平。,11. 磁力表座 磁性表座如图1-15所示。磁性表座有两个光面，一个是带V形槽，使用磁力表座时用其吸附在圆柱面或平面上。,a),b) 图1-15 磁力表座实物图和原理图,（三）量具的维护和保养 （1）在数控机床上检验几何精度时，数控机床部件运行要低速，保护量具的精度，且避免事故。 （2）检验几何精度前，应把量具的测量面和机床部件的测量表面都要擦拭干净，以免因有脏物存在而影响测量精度。 （3）量具在使用过程中，要放在安全位置，不要和工具如扳手、锤子等堆放在一起，以免损坏量具。也不要随便放在数控机床上，防止因数控机床振动而使量具掉下来摔坏。 （4）量具是检验用具，绝对不能作为其他工具随意使用。 （5）温度对检验结果有影响，尽量保持在20左右下进行测量。温度对量具精度影响很大，量具不应放在阳光下或床头箱上，
