机床精度检测方法

1、大型数控机床验收的几个问题对集机、电、液、气于一体的进口大型数控机床（含加工中心）的验收，无论是预 验收、还是最终验收，都是十分重要的。它是对机床设计、制造、安装调试的质 量，特别是对机床精度的总体检验。它直接关系到机床的功能、可靠性、加工精 度和综合加工能力。然而在实际验收中，常常会出现一些带有技术性或管理性的问题。如果不能 得到及时的正确处理，将会影响到机床的验收质量。1定位精度的检测检测机床的定位精度，常用标准有两种：德国VDI/DGQ344怀准（机床运行精度和定位精度的统计方法）。美国AMTB准（美国机械制造技术协会制定）。用两个标准，测量数据的整理均采用数理统计方法。即沿平行于坐标轴

2、的某 一测量轴线选取任意几个定位点（一般为515个）,然后对每个定位点重复进行 多次定位（一般为513次）。可单向趋近定位点，也可以从两个方向分别趋近， 然后对测量数据进行统计处理，求出算术平均值。进而求出平均值偏差、标准差、 分散度。分散度代表重复定位精度，它和平均值偏差一起构成定位精度， 两者之 和是在任意两点问定位时可能达到的最大定位偏差。由于被测坐标轴长度不尽相同，因而其定位精度的线性允差的给定方式不应 是单一的，而应有所区别。国标GB10931-89数字控制机床位置精度的评定方法 中规定，轴线定位精度线性允差的给定方式主要有以下几种：-在全行程上规定允差；根据被测对象长度分段规定允差

3、；-用局部公差方式规定允差；既规定局部公差，同时也规定全行程允差。东方汽轮机厂从德国科堡（COBURG司进口工作台5n 17m的数控龙门铁 床 （下称龙门铢），共有X、Y、Z、W四个坐标轴。只有Z轴长度小于2m最长的X轴全行程为17.70m；从意大利贝拉尔蒂（BRERADI）250mm的落地式数控鲤铁床，X轴（立柱移动）长23m Y轴（鲤头升降）长7m这些坐标 的轴线定位精度的线性允差值均按全行程允差给定。龙门铢X轴全行程允差为P=14+L/250（µm） （1）式中L-测量行程全长，mmP-定位允许偏差,µmX轴实际测量行程L=17210mm共测11点

4、，点问距为1721mm按公式（1）计算， 其最大允差值为P=14+17210/250=82.84µm=0.093（mm） （2）因为给定的是全行程允差，只要其任意长度上的允差等于或小于P值，定位精度都是合格的。上例说明，对于龙门铁、落地鲤铁床、重型转子数控车床，X轴这样长的坐标轴，仅仅在全行程上规定允差是不够的。而应按线性允差给定方式d规定允差： 既规定局部公差，同时也规定全行程允差。由于有了任意长度上的定位允差，如 任意2000mm不仅可满足常用工作长度上的定位精度，也有利于提高全行程的 定位精度。由此可知，订购机床时知道坐标轴定位精度的线性允差的给定方式，根据工艺需要提

5、出所购机床线性允差的给定方式，并列入合同条款是非常重要的。2关于负荷运转试验负荷试验是检验机床是否达到设计规定的承载能力，及其在负荷状态下各机 构工作是否正常，其工作的平稳性、准确性、可靠性是否达到规定要求的重要手 段。有人担心负荷试验会损坏机床，降低甚至破坏机床精度。根据标准规定，负荷试验前后均应检验机床的几何精度。工作精度试验亦放 在负荷试验后进行。其目的均是对机床的进一步检验。如前述龙门铁、负荷试验是在极限状态下进行的。滑枕伸出1m般术规范规 定，滑枕伸出1m可传递额定功率），功率达120kW额定功率95kW试验后测试 滑枕两个方向的垂直度，其误差值比静态时还小了。从美国莫林（MOLIN

6、E）司进口的MF19卵数控多头钻床，按规定装上10只Ø38mm头做加工100只 孔的负荷试验。完成后用10只Ø25mm头，做连续钻削500只孔的钻削 精度试验。精度要求(Ø25+0.125-0.05)mm ,实测为(Ø25+0.020)mm。实践证明，负荷试验不会损坏机床，不会降低机床精度。对于预验收时已做过负荷试验，对整体发运到用户的小型机床或加工中心， 最终验收时可考虑免做。而对于解体发运到用户的大型机床， 最终验收时负荷试 验不可免做。因为重新安装、调试、试车和预验收时的环境等条件已不相同。预 验收合

7、格，不能等同于最终验收合格。3关于几何精度的检验器具数控机床几何精度基本上都要比普通机床高，普通机床用的检具、量具，往往因自身精度低，满足不了检测要求。如龙门铁，检测附件铁头HS350E轴在0、90、180、270相对于 滑枕的垂直度时， 允差0.02mm/500mm用科堡机床公司带的长1050mm Ø105mm的检验棒，其各向母线直线度误差均小于0.005mm从罗马尼业阿莫斯(ARMUSM床公司进口的数控5m立车，铁刀架滑枕需检测同样精度。自制 一检验棒，母线直线度误差大于0.03mm超出检测精度值，无法使用。在检测龙门铁铁头相对工作台的垂直度，如检测意大利贝拉尔蒂鲤床

8、立柱移 动相对于工作台的垂直度时，需用1.5mx 2m直线度误差0.01mm角度误差 为2的直角尺。针对这一普遍存在的问题，解决办法有两个：-在机床订货时提出哪些量检具由制造厂提供，列入合同条款。用切削加工替代精度检验。对于那些必须检而乂无替代量检具的精度项目，如 图1HSD350CS检项目，可采用切削加工方法替代。将试件放在坐标测量仪上， 测量其相关平面的垂直度。4床身导轨纵向直线度的调整大型数控机床，如数控龙门铁床、落地式鲤铁床，重型数控转子车床等，其 床身较长，多由数段组成。其床身导轨在垂直平面内直线度的调整，一般都按机 床精度检验标准规定调成中凸曲线。 把导轨人为地调成中凸形状，其实质

9、是一种 预载。用预载产生的预应力，抵抗工作台、工件的重力及切削加工产生的垂直切 削分力，使工作台或刀架拖板在切削过程中处于水平状态，进而保证工件加工面 的平直度。大型数控机床安装在恒温环境中，如上述调成中凸形状，使用中是没有问题 的。但安装在常温环境中，如环境温度为05C或510C时，其导轨该如何调 整？由于环境温度变化，床身上、下有温度差存在，形成自上而下的温度梯度。 夏季导轨上表面温度高，下表面温度低。温度差t1-t2使上表面伸长大于下表面， 呈上拱形状。而到冬季，刚好相反。由于t2-t1的温度差存在，下表面的收缩大 于上表面，导轨呈下挠形状。机床维修实践也证实了这一点：温度较高时(夏天)

10、 导轨上拱；温度较低时(冬天)，导轨凹心。1996年7月安装龙门铁床时，基准导轨在垂直面内的直线度调成中凸0.076mm其当时导轨上表面温度为28C,下表面为26.5 C。1997年11下旬复测基准导轨在垂直面内的直线度误差，导轨下挠0.31mm此时导轨上表面温度为10C,下面为5C。为克服由于导轨上下温差所导致的导轨直线度误差，可使用数段成一体的床 身，不使用其连接处用螺栓产生塑性变形， 使其成为弹性的连接。环境温度变化 时能伸缩自如，目的是使床身连接处成为皎交点， 使每段床身成为转角不连续的 简支梁。这样才能使导轨调成中凸更方便， 而每段床身变形也更自如。如某龙门 铁床床身全长35m每段长7m共5段，高度为700mm上下表面温差 t=5 C。 床身是在自由状态下调平的，温差引起的变形为d=aL2 Dt/(8H)=8.7 X 10-6X 70002X 5/(8 X 700)=0.3806式中d-温差引起的变形，mma铸铁线膨胀系数，取a=8.7 X 10-6L-每段床身长度，mmH床身高度,mmDt-上、下表面温差，C其理论计算值和复测值基本相符。当最大温差值tEW C,导轨呈中凸机床导轨下挠值太大,将影响机床的运