一、数控机床的精度检验

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1、、数控机床的精度检验、数控机床的精度检验一、数控机床的精度检验数控机床的高精度最终是要靠机床本身的 精度来保证，数控机床精度包括几何精度和切削 精度。另一方面，数控机床各项性能和性能检验 对初始使用的数控机床及维修调整后机床的技 术指标恢复是很重要的。1. 几何精度检验几何精度检验，又称静态精度检验，是综合反 差。数控机床精度的检验工具和检验方法类似于 普通机床，但检测要求更高。几何精度检测必须在地基完全稳定、地脚螺栓 处于压紧状态下进行。考虑到地基可能随时间而 变化，一般要求机床使用半年后，再复校一次几 何精度。在几何精度检测时，应注意测量方法及 测量工具应用不当所引起的误差。在检测时，应

2、按国家标准规定，即机床接通电源后，在预热状 态下，机床各坐标轴往复运动几次，主轴按中等 转速运转十多分钟后进行。常用的检测工具有精 密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、 千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。检测工具 的精度必须比所设的几何精度高一个等级。以卧式加工中心为例，要对下列几何精度进行 检验：1）X、Y、Z坐标轴的相互垂直度；2）工作台面的平行度；3）X、Z轴移动时工作台面的平行度；4）主轴回转轴线对工作台面的平行度；5）主轴在Z轴方向移动的直线度；6）X轴移动时工作台边界与定位基准的平行 度；7）主轴轴向及孔径跳动；8）回转工作台精度。2. 定位精度的检验数控机床的定位精度是表

3、明所测量的机床各 运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精 度。因此，根据实测的定位精度数值，可以判断 出机床自动加工过程中能达到的最好的工件加 工精度。（1）定位精度检测的主要内容机床定位精度主要检测内容如下：1）直线运动定位精度（包括X、Y、Z、U、V、W轴）；2）直线运动重复定位精度；3)4)5)6)7)8)直线运动轴机械原点的返回精度； 直线运动失动量的测定；直线运动定位精度（转台A、B、C轴）; 回转运动重复定位精度；回转轴原点的返回精度；回转运动矢动量的测定。（2）机床定位精度的试验方法-S ）- （y - y ）式中s基准点或零点时显微镜的读数； s 工作台移动L距离后显微镜的

4、读数； :、相应于s和s时机床调位读数装置或数码显示装置的读数，对于数控机床就是程序检査定位精度和重复定位精度使用得比较 多的方法是应用精密线纹尺和读数显微镜（或光 电显微镜）。以精密线纹尺作为测量时的比较基 准，测量时将精密线纹尺用等高垫按最佳支架 （见图5.1）安装在被测部件例如工作台的台面 上，并用千分表找正。显微镜可安装在机床的固 定部件上，调整镜头使与工作台垂直。在整个坐 标的全长上可选取任意几个定位点，一般为515 个，最好是非等距的。对每个定位点重复进行多 次定位。可以从单一方向趋近定位点，也可以从 两个方向分别趋紧，以便揭示机床进给系统中间 隙和变形的影响。每一次定位的误差值X

5、可按下 式计算：XLs指令中给定的位移数值。激光干涉仪在定位测量部中也逐渐用得较多。 它的优点是测量精度高，测量时间短。但必须对 环境温度、零件温度和气压等进行控制和自动补 偿，才能在较长距离的测量中获得高的精度。关 于激光干涉仪的使用将在后面专门讲述。在利用行程挡块控制执行部件行程距离的 一些普通机床上，要测定重复定位精度时，也可 用千分表进行测量。为了分析机床各因素对定位精度的影响，有 时还需要对一些元件和部件的误差进行测量。如 在测量系统中，要将某些基准元件如光栅、线纹 尺、丝杠、主要刻度盘的制造精度测量出来。在 机床构件系统中，需要测量出机床的几何精度， 特别是导轨的几何精度，以及机床

6、的刚度等。在 进给系统方面需要测量传动件的精度、反向间 隙、传动刚度和摩擦特性等。也可以在不同的工 作条件下测出定位精度，以求出工作条件变化对 定位精度的影响。（3）定位精度测量数据的处理,=J定位精度测量以后要对测量数据进行统计 处理，求出平均定位误差，定位分散带宽和最大 定位误差带。下面介绍一种数控机床定位精度试 验的数据处理方法。,=J出定位误差A=X - Xmax首先选取一系列定位点，对每一定位点进行 多次重复定位，测定实际位置，比较实际值与程 序给定值,对每一定位点求出实际误差X及其算 术平均值-。连接各定位点定位误差的算术平均 值，如图5.2中间的一条折线所示。然后再根据 各点中算

7、术平均值的最大值X和最小值X ，求 X I以及平均定位误差min IX + XmaxA = -max + -min。此后，要确定定位分散带宽R，它相2p当于芬。为此，应先求各点位点的标准误差（均 方根差）Q。标准误差Q可按下式计算：ikG = 1 -k=1X 、.B 0 -）in 1式中X、X分别为实测误差值及其算术平 均值，脚标表示某一定位点；n某一定位点的重复定位次数。此后，再求出各定位点的标准误差的平均 值，即平均标准误差-:1 yMM 定位分散带宽R _右 最后求出最大定位误差带T = XE式中M定位点数。，它反映了偶然性误差。-Xmaxmin+歼以及上、G = A + t G = A

8、o 202以上是单向趋近时定位精度的测定。如果是双 向趋近，则应按上述方法分别求出左、右两向的 误差指标。左、右两向平均值之差为反向不灵敏 区u。如果取各点上u的平均值u 1 ，则得到M i平均反向不灵敏取-。另外对标准误差及其平均u值也要求出左右两向的平均值。这时整个误差分 布如图5.3所示。图中A = X max + X min，- 2T = X X + 6 + - E-maxmin定位范眺定位范围乙图5.3双向趋近定位精度实验数据处理示意图3. 机床切削精度的检验机床切削精度检查实质上是对机床的几何精 度和定位精度在切削加工条件下的一项综合检 查。机床切削精度检查可以是单项加工，也可以

9、心为例，其主要单项加工有：1）镗孔精度；2）端面铳刀铣削平面的精度（X-Y平面）;3）镗孔的孔距精度和孔径分散度；4）直线铳削精度；5）斜线铣削精度；6）圆弧铳削精度。对于普通卧式加工中心，则还应有：1）箱体掉头镗孔的同轴度；2）水平转台回转90铳四方时的加工精度。被切削加工试件的材料除特殊要求外，一般 都采用一级铸铁，使用硬质合金刀具按标准的切 削用量切削。二、数控机床性能检验1. 主轴性能检验（1）手动操作选择高、中、低三档转速，主轴连续进行五次正转和反转的起动、停止，检验其动作的灵活性和可靠性。同时，观察负载表上的功率显示是否符合要求。（2）手动数据输入方式（MDI）使主轴由低速到最高速

10、旋转，测量各级转速 值，转速允差值为设定值的10%。进行此项检 査的同时，观察机床的振动情况。主轴在2小时 高速运转后允许温升15 C。（3）主轴准停连续操作五次以上，检验其动作的灵活性和可靠性。有齿轮挂档的主轴箱, 应多次试验自动挂档，其动作应准确可靠。2. 进给性能检验（1）手动操作分别对X、Y、Z直线坐标轴（回转坐标A、 B、C）进行手动操作，检验正、反向的低、中、 高速进给和快速移动的起动、停止、点动等动作=1的平稳性和可靠性。在增量方式（INC或STEP） 下，单次进给误差不得大于最小设定当量的=1100%。在手轮方式（HANDLE）下，手轮每格 进给和累计进给误差同增量方式。（2）

11、用手动数据输入方式（MDI）通过G00和G01 F指令功能，测定快速移 动及各进给速度，其允差为土 5%。（3）软硬限位通过上述两种方法，检验各伺服轴在进给时软 硬限位的可靠性。数控机床的硬限位是通过行程 开关来确定的，一般在各伺服轴的极限位置，因 此，行程开关的可靠性就决定了硬限位的可靠 性。软限位是通过设置机床参数来确定的，限位 范围是可变的。软限位是否有效可观察伺服轴在 到达设定位置时，伺服轴是否停止来确定。（4）回原点用回原点（REF）方式，检验各伺服轴回原点 的可靠性。3. 自动换刀（ATC）性能（1）手动和自动操作刀库在装满刀柄的满负载条件下，通过手动 操作运行和M06、T指令自动

12、运行，检验刀具自 动交换的可靠性和灵活性、机械手爪最大长度和 直径刀柄的可靠性、刀库内刀号选择的准确性以 及换刀过程的平稳性。（2）刀具交换时间根据技术指标，测定交换刀具的时间。4. 机床噪声检验噪声、液压系统油泵噪声等。机床空运转时，噪 声不得超过标准规定的85dB。5. 润滑装置检验 检验定时定量润滑装置的可靠性，润滑油路有无泄漏，油温是否过高，以及润滑油路到润滑 点的油量分配状况等。6. 气、液装置检验检查压缩空气和液压油路的密封，气液系统 的调压功能及液压油箱的工作情况等。7. 附属装置检验检查冷却装置能否正常工作，排屑器的工作状况，冷却防护罩有无泄漏，带负载的交换托盘(APC)能否自动交换并准确定位，接触式测量 头能否正常工等等。