关于机床精度的检验及测量误差的探析

1、关于机床精度的检验及测量误差的探析摘要：机床应保证所加工零件达到规定的精度和表面粗糙度。工件的精度和表面粗糙度由机床、道具、夹具、切削条件等诸多方面决定。但就机床方面来说，由于机床某些运动部件的磨损变形、振动，使机床的精度逐渐降低。因此机床的本身必须具备一定精度，机床的精度在一定程度上反映了机床的综合技术状态。因此，本文将以数控机床的精度检验来着重探析，并在机床精度检验中测量误差的扣除原则及方法作一些探讨。关键词：机床精度检验、测量误差、扣除原则及方法现代机床在加工制作产品时必须具备一定的精度要求，才能加工出合格的产品。就机床方面来说，由于机床某些运动部件的磨损变形、振动，使机床的精度逐渐降低

2、。因此机床的本身必须具备一定精度，机床的精度在一定程度上反映了机床的综合技术状态。而机床的精度可用精度指数来衡量。其方法如下：精度指数是将设备各项精度的检查实测值（）和规定的允差值（），在测定项数（）内通过以下公式计算而得到：其中，：精度指数 ：实测项目 ：机床的单项实测值 ：机床的单项允许值 精度指数是评价机床有形磨损造成各部件之间相互位置变动的一个重要数据。值越小，其精度越高。有如下结论：当0.5时，可作为新设备验收条件之一；当1时，可作为大修和重点修理后的验收标准；当12时，设备仍可继续使用，但需注意调整；当23时，机床设备需要大修或更新。.机床精度的检验包括对机床的几何精度和工作精度的

3、检验。通过上学期对机床得拆装我下面将分别对几何精度和工作精度的检验作讨论。一、几何精度是机床不运转时部件间相互位置主要零件的形状精度、位置精度。主要包括：（1）导轨的垂直度；（2）工作台面的平行度；（3）导轨和部件之间的垂直度；（4）主轴回转中心线的径向跳动和轴向窜动；（5）主轴中心与其他对应构件中心的同轴度；（6）回转工作台的分度精度等。机床的几何精度对加工零件的几何精度有直接影响。因此，它是评定机床精度的主要指标。对于通用机床国家已规定检验标准，如普通车床的几何精度国家标准规定了十四项检验标准，其主要检验项目如下：1.主轴锥孔轴线的径向跳动将带锥柄的检验棒插入主轴锥孔中，百分表固定在溜板上

4、，使百分表的测头顶在检验棒的表面上，旋转主轴分别在长度为L的两端处a、b测量，当测量长度L=300mm时，其允差值分别为a=0.01mm,b=0.02mm。2.主轴轴线对溜板移动的平行度将带锥柄的检验棒插入主轴锥孔中，用百分表在移动溜板时分别在上母线a和侧母线b处检验，当测量长度L=300mm时，其允差值分别为a=0.03mm（只许向上偏），b=0.015mm（只许向前偏）。3.主轴轴向窜动在主轴锥孔中插入一根短检验棒，在检验棒中心放一粒钢球，然后用固定在溜板上的平头百分表测头触在钢球上，转动主轴进行检验。百分表读数的最大差值，即为轴向窜动的误差值。允差值为0.01mm。4.尾座套筒锥孔轴线对

5、溜板箱移动的平行度当测量长度L=300mm时，其允差值分别为a=0.03mm（只许向上偏），b=0.03mm（只许向前偏）。5.床头和尾座两顶尖等高度在主轴和尾座顶尖将装入检验棒，将百分表固定在溜板上，移动溜板，百分表在检验棒两端，读数差值就是床头和尾座两顶尖等高度误差。允差值0.04mm（只许尾座高）。二、机床的工作精度是在动态条件下对工件进行加工时所反映出来的机床精度。工件通过机床加工后的实际几何参数（尺寸、几何形状和表面相互位置）与理想几何参数符合的程度好，则机床精度高，符合的程度差，则机床工作精度低。影响机床工作精度的主要因素有：1.机床变形。由于机床变形而影响机床工作精度的原因是多方

6、面的，其中机床刚度和热变形是影响机床变形的主要因素。机床刚度是指机床在外力作用下抵抗变形的能力。刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间接触刚度。刚度越大，精度越高。机床的热变形。机床由于外部热源（包括阳光及环境温度的变化）和内部热源（如电动机、齿轮箱、轴承、液压系统合切削热等）的影响，使机床各部分温度发生了变化。由于各个零件的温度不尽相同，各种材料热膨胀系数不同，因而造成了机床各部份不同的变形和相对位移，这种现象称作机床的热变形。据统计，机床在长期工作中由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。特别是精密机床、大型机床和自动化机床，热变形的影响尤其不能忽视。2.机床振动。机床上出现的振动，

7、从本质上可分为受迫振动与自激振动两种。机床在切削过程中的振动严重影响机床的性能。振动可影响到机床的加工精度、加工表面的质量和引起噪声，降低生产率，缩短刀具寿命的振动甚至可以损坏机床的运动部件。机床的抗振性和机床的刚度、阻尼特性、固有频率等有关。机床工作精度的评价：对于机床的工作精度的评价目前尚无统一标准，主要是通过切削加工典型零件所达到的精度间接地对机床工作精度作出综合评价。如普通车床工作精度可采用以下几个项目：1.精车外圆的圆度和圆柱度。取直径不小于床身最大回转直径的1/8，实际长度为直径三倍的中碳钢件，用卡盘夹持，精车外圆。精车后检验试件的圆度和圆柱度。允差值圆度为0.01mm，圆柱度在此

8、300mm测量长度上为0.03mm，表面粗糙度不大于2.5。2.精车端面的平面度。取直径不小于床身最大回转直径1/2的盘形铸铁试件，用卡盘夹持，精车端面。精车后检验试件的平面度误差。允差值在300mm，直径为0.02mm（只许凹）。表面粗糙度不大于2.5。3.精车螺纹螺距误差。在两顶尖中间顶持一根和车床丝杠直径相等，长度不小于300mm的钢质试件。精车出和车床丝杠螺距相等的普通螺纹，检验其螺距误差。允差值在300mm测量长度内为0.04mm，任意500mm测量长度上为0.015mm。另外，本文再对机床精度检验中测量误差的扣除原则和方法作以下讨论。金属切削机床的几何精度检验是新机床验收、设备大修

9、时必须检测的环节，各企业生产过程中测量误差的扣除原则及方法没有明确统一的要求，采取正确的测量方法、合理扣除测量误差对设备验收有积极的现实意义。金属切削机床的几何精度检验是企业新购设备和大修后设备检查验收、安装、使用或为掌握设备的实际技术状态而进行检查和测量的必备过程及重要环节。金属切削机床精度检验通则中规定：“以检验项目的公差与测量误差的差值为检验时允许的测量结果最大值，且测量误差只允许占公差带的一小部分”。可见，测量误差的扣除是检验通则中明文规定的。这一公差规则可用表示，其中 是允许的测量结果最大值 检验项目的公差 测量误差在测量尺寸、形状、位置精度和相互间的运动精度时，量具本身的误差、环境

10、条件（如：温度、振动）引起的误差、以及操作过程中造成的误差（测力、读数）等构成了测量误差。因此，扣除测量误差应从以下三个方面着手：一、按测量范围确定公差值首先明确被测件的测量范围及检验项目的公差值，然后按测量范围确定公差值。机床几何精度标准中，对有些项目的公差规定了测量范围，例如，角度公差用0.02/1000表示，但在实际检验时，测量范围不是一个固定值，（或因测量技术上的原因必须改变规定的测量范围），这就需要按测量范围确定公差值。理论上，我们可以用比例定律来确定测量范围的公差值，而实际上，对于与基准测量范围有很大差别的测量范围，则不能用比例定律。对于减小测量范围的公差值，应比按比例定律得出的公

11、差值稍大，但不小于最小折算值（按机床精度标准规定）；对于增大测量范围的公差值，应比按比例定律得出的公差值稍小。例如：鏿床主轴旋转轴线对立柱导轨的垂直度为0.03mm/1000mm（基准测量范围1000mm），求测量范围改为800mm的公差值，最小折算值取0.005mm。解：按比例定律 0.03：1000X：800 X0.024取X0.025，即公差值0.025mm/800mm二、正确选择量检具检验项目的公差按测量范围确定后，测量误差的大小与量检具有密切关系，测量误差值的确定也要根据项目精度的高低来具体对待。金属切削机床检验通则使用说明（与检验通则具有同等效力）中规定，测量误差值一般只能占被检测

12、项目公差值的1020。有关文献对于高精度检验项目的测量误差取不超过公差的25；低精度项目取不小于10，中等精度项目取中间值。因此，扣除测量误差不能忽视量、检具的选择，正确选择量、检具除按具体项目要求进行定性分析以外，还应对量、检具的测量误差进行计算。测量误差的计算公式为：量具的误差；，为量具各项误差；其他测量误差，如：环境条件，操作原因造成的误差，一般/2。（一）百分表、千分表的测量误差计算。例（1）：立式铣床主轴轴线对工作台的垂直度公差为0.025mm/300mm，试选择检测用指示表。解：此项精度检验为高精度项目，其测量误差应不超过公差的25，即：（二）水平仪的测量误差计算用水平仪检验直线度

13、和平面时，最大测量误差可用下式计算： 其中：测量节距数 节距长 水平仪的分度 每一节距的测量误差 分度值的不均匀性 位置测量误差，1/4分度值 其他测量误差，取1/4分度值三、减小温度对误差的影响机床附近的热源、热气流或自然界阳光直接照射机床等均可引起机床精度变化，检测时应排除外界温度因素的影响，以减小测量误差。通常，检验在环境温度为1520范围内进行；如果机床环境温度昼夜变化较大，则应选择温度变化幅度较小的一段时间进行精度检验。一般温度变化小于0.5/小时较适宜，对于数控机床，高精度机床，尤其要注重这一点，并尽可能缩短检验时间。机床设备修理中，检测技术的发展是修理技术提高的前提；检验标准的提

14、高为修理与检测技术提供了依据。许多年以来，大多数企业是以恢复出厂精度作为设备修复的验收依据。但实际上，由于所修设备的新旧程度、役龄长短、大修次数、生产工艺要求等客观实际情况不同，一律要求达到出厂精度的作法造成了大量的“过剩修理”，给国家和企业在人力、物力等方面造成了被人忽略而又惊人的浪费。故机床修理后的验收标准主要依据机床在正常使用情况下的实际精度性能来定，即可经济地达到最好精度性能来确定这一指导思想已被普遍接受，测量误差及扣除问题地提出似乎与此有矛盾之处。然而，目前在市场经济条件下，原来执行的计划维修体系已名存实亡，各类企业设备使用情况不平衡，需要建立新的维修管理体系。尤其是随着企业现代化程度的不断提高，“高、精、尖”设备的增加，对修理技术及检验标准提出了更高更新的要求。此外，众多设备的技术改造，如：普通精度的磨床修理后