淺談數控機床精度的檢測方法

新疆鋼鐵高級技工學校 吐爾洪·吐爾地

淺談數控機床精度的檢測方法

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隨著我國制造業的快速發展，數控機床在機械制造業已得到廣泛應用，且對數控機床的精度要求也越來越高。如何檢測數控機床的精度，成為各行業用戶在驗收與維護數控機床時非常關注的問題

數控機床；幾何精度；定位精度；切削精度；檢測與注意事項

0 前言

自從1952年美國研制出世界上第一臺數控機床以來，數控機床在制造工業，特別是在汽車、航空航天以及軍事工業中被廣泛地應用，數控技術無論在硬件和軟件方面，都有飛速發展。

1 數控機床概要

數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。

數控機床的控制單元

數控機床的操作和監控全部在數控單元中完成，它是數控機床的大腦。

與普通機床相比，數控機床有如下特點：

（1）加工精度高，具有穩定的加工質量；

（2）可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；

（3）加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節省生產準備時間；

（4）機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的3～5倍）；

（5）機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；

（6）對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。

2 數控機床的精度及檢測

機床的精度主要包括機床的幾何精度、機床的定位精度和機床的切削精度。現對這些精度的檢測項目、檢測方法及注意事項進行綜合的說明。

2.1 數控機床的幾何精度

數控機床的幾何精度反映機床的關鍵機械零部件（如床身、溜板、立柱、主軸箱等）的幾何形狀誤差及其組裝后的幾何形狀誤差，包括工作臺面的平面度、各坐標方向上移動的相互垂直度、工作臺面X、Y坐標方向上移動的平行度、主軸孔的徑向圓跳動、主軸軸向的竄動、主軸箱沿z坐標軸心線方向移動時的主軸線平行度、主軸在z軸坐標方向移動的直線度和主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度等。

常用檢測工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或測微表、直角儀、平尺、高精度主軸芯棒及千分表桿磁力座等。

2.1.1 檢測方法

數控機床的幾何精度的檢測方法與普通機床的類似，檢測要求較普通機床的要高。

2.1.2 檢測時的注意事項

（1）檢測時，機床的基座應已完全固化。（2）檢測時要盡量減小檢測工具與檢測方法的誤差。（3）應按照相關的國家標準，先接通機床電源對機床進行預熱，并讓沿機床各坐標軸往復運動數次，使主軸以中速運行數分鐘后再進行。（4）數控機床幾何精度一般比普通機床高。普通機床用的檢具、量具，往往因自身精度低，滿足不了檢測要求。且所用檢測工具的精度等級要比被測的幾何精度高一級。（5）幾何精度必須在機床精調試后一次完成，不得調一項測一項，因為有些幾何精度是相互聯系與影響的。（6）對大型數控機床還應實施負荷試驗，以檢驗機床是否達到設計承載能力；在負荷狀態下各機構是否正常工作；機床的工作平穩性、準確性、可靠性是否達標。

另外，在負荷試驗前后，均應檢驗機床的幾何精度。有關工作精度的試驗應于負荷試驗后完成。

2.2 數控機床的定位精度

數控機床的定位精度，是指所測機床運動部件在數控系統控制下運動時所能達到的位置精度。該精度與機床的幾何精度一樣，會對機床切削精度產生重要影響，特別會影響到孔隙加工時的孔距誤差。

測量直線運動的檢測工具有：標準長度刻線尺、成組塊規、測微儀、光學讀數顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標準長度測量以雙頻激光干涉儀的測量結果為準。回轉運動檢測工具有360齒精密分度的標準轉臺或角度多面體、高精度圓光柵和平行光管等。目前通用的檢測儀為雙頻激光干涉儀。

2.2.1 檢測方法（用雙頻激光干涉儀時）

（1）安裝與調節雙頻激光干涉儀。

（2）預熱激光儀，然后輸入測量參數。

（3）在機床處于運動狀態下對機床的定位精度進行測量。

（4）輸出數據處理結果。

2.2.2 檢測時的注意事項

（1）儀器在使用前應精確校正。

（2）螺距誤差補償，應在機床幾何精度調整結束后再進行，以減少幾何精度對定位精度的影響。

（3）進行螺距誤差補償時應使用高精度的檢測儀器（如激光干涉儀），以便先測量再補償，補償后還應再測量，并應按相應的分析標準（VDI3441、JIS6330或GB10931－89）對測量數據進行分析，直至達到機床的定位精度要求。

（4）機床的螺距誤差補償方式包括線性軸補償和旋轉軸補償這兩種方式，可對直線軸和旋轉工作臺的定位精度分別補償。

2.3 切削精度

檢查機床切削精度的檢查，是在切削加工條件下對機床幾何精度和定位精度的綜合檢查，包括單項加工精度檢查和所加工的鑄鐵試樣的精度檢查（硬質合金刀具按標準切削用量切削）。檢查項目一般包括：鏜孔尺寸精度及表面粗糙度、鏜孔的形狀及孔距精度、端銑刀銑平面的精度、側面銑刀銑側面的直線精度、側面銑刀銑側面的圓度精度、旋轉軸轉900側面銑刀銑削的直角精度、兩軸聯動精度等。

［1］何龍著.數控設備調試與維護［M］.重慶：西南交通大學出版社，2006，（8）.

［2］王侃夫著.數控機床故障診斷及維護［M］.北京：機械工業出版社，2001，（5）.

［3］孫偉著.數控設備故障診斷與維修技術［M］.北京：國防工業出版社，2006，（8）.

2012－03－11）