金属切削机床性能试验基本知识讲座

1、金属切削机床性能试验基本知识讲座讲座的基本内容开展机床性能试验的必要性机床性能试验的目的和基本内容机床性能试验的有关标准机床精度试验的基本概念机床静刚度试验的基本概念机床热变形试验的基本概念机床噪声试验的基本概念机床功率与效率试验的基本概念机床振动试验的基本概念机床动态性能试验的基本概念机床爬行试验的基本概念从WTO后我国机床工业面临的形势来看加强机床性能测试分析工作的必要性中国成为“世界制造工厂”的趋势已成为国际所公认中国是世界机床消费第一大国已经成为事实 2001年中国机床消费达到47.4亿美元，仅比德国低15%，处于第二； 2002年中国机床消费达到58亿美元，居世界第一位。 2004年

2、中国机床消费达到94. 6亿美元，居世界第一位 2005年中国机床消费达到107.7亿美元，居世界第一位中国面临等先进工业国家（地区）机床产品进入中国市场的竞争，我国机床行业在国内的机床市场占有率在缩小 80年代初期我国机床行业的国内市场占有率在90%以上； 1998年以后我国机床行业的国内市场占有率一直在50%以下； 2005年国产机床的消费仅占我国机床总消费额的39.7%国内大量民营、股份制新兴机床公司的兴起，和国外机床企业到我国建设机床厂，使我国新老机床企业面临新的挑战机床产品竞争力六要素工作质量（精度）生产效率柔性产品成本和使用成本交货期 售前售后服务企业品牌的创造机床企业技术上的核心

3、竞争力表现在哪些地方？掌握了哪些顾客迫切要求供应，而竞争对手尚不能充分提供的产品或技术（功能、规格、性能、价格）？通用机床产品技术一般不易成为核心技术，而专用、特殊机床产品技术才较容易成为核心技术；技术含量低的低档机床技术一般不能成为核心技术，高档机床的关键技术容易成为核心技术；完全仿制国外先进机床产品，不仅不能成为核心技术，还可能面临知识产权的纠纷；而自我创新的技术则容易成为核心技术；能否向用户提供成套成线的加工装备（交钥匙工程），而不仅限于单台机床？是我国机床企业比国外机床企业特弱的方面，哪家企业能早做到这一点，则必将大大提高其核心竞争力。掌握了哪些创新的拥有自主知识产权的核心技术？本企业

4、每年能提出并实施多少技术革新项目成果？申请了多少技术专利？本企业自主地对本企业产品进行和积累了多少系统理论研究与试验工作的经验？掌握了多少工艺诀窍？吸收国内外先进技术的正确方法引进消化吸收创新（试验研究工作必不可少）单纯仿制（引进）国外先进产品技术的优缺点仿制(引进)国外先进产品技术的优点1、投入少，上马快，能迅速取得经济效益；2、可减少研制新产品的失败风险，少走弯路；3、通过仿制(引进)来学习新产品技术，是企业掌握新技术的最方便的途径之一。单纯依靠仿制(引进)缺点和问题：1、依样画葫芦，知其然而不知其所以然的仿制方式，无法掌握先进产品的核心技术，技术上始终落在别人的后面，必然在竞争中处于被动

5、状态；2、在激烈的市场竞争中，竞争对手不会把他们的关键技术给你；3、在加入WTO的环境中，偷偷仿制将面临侵犯知识产权的问题。计算机辅助设计分析手段（CAD/CAE）为什么不能替代机床性能试验？计算分析仿真模型的特点1、简化的近似模型（一般为有限质量的离散模型）；2、一般为线性模型；3、一般为确定性模型4、模型一般难以随时间而变化实际机床结构性能的特点1、属于无限自由度的连续弹性体2、存在大量非线性特征；3、存在大量随机因素特征；4、特性可能随时间变化（如热变形）计算模型的参数大多需要靠试验模态计算和试验不完全符合的例子（试验装置示意图）模态计算和试验不完全符合的例子（模态计算和试验结果的比较，

6、第一阶模态试验与计算十分吻合，第二、第三阶模态差异很大）通过开展机床样机性能试验工作振兴机床工业的历程与经验教训1、上世纪50年代日本机床工业振兴的例子2、中国机床工业发展历程的经验教训 19451955年日本战败，机床工业随之落后19501965年加强对引进先进机床样机的试验研究70年代现在成为世界数一数二的机床生产大国50年代苏联在中国援建十几个大机床厂，建立起我国机床工业基础60年代加强机床性能试验，我国机床技术水平迅速提高70年代文革期间，政治替代科学，我国机床技术与国外水平迅速拉大80年代到现在，我国机床工业获得发展机遇，但与国外差距继续存在日本机床行业发展历程3040年代日本机床行

7、业发展很快，产量仅低于德国、美国；1945年二战战败后，机床行业迅速萎缩，五十年代初期日本机床技术水平大约落后英国20年；50年代后，日本政府先后制定了“试制研究补助金制度”，1957年专门制定了“机床试制补助金条例”。对机床行业提出如下方针：加强产业基础；研究国际上最高水平的产品，支持国外先进样机试验；研究外国尚未进行而国内特有的技术，以及国外特有而引进困难的技术。19531955年共支持了镗床6项、磨床13项、共59项；1966年，日本的机床出口额首次超过了进口额。1970年，日本的机床产量达到世界第一，从1982年开始，日本机床产量、产值均为世界第一，2003年的销售额为57.3亿美元，

8、占世界贸易额的18.2%，其中数控机床发展速度和水平特别引人注目，稳居世界机床产业第一大国地位。60年代学习日本样机性能试验经验的范例日本三井精机解剖瑞士Sip3K坐标镗床，研制成功并向市场推出具有自主知识产权的新坐标镗床系列产品中国北京机床研究所解剖瑞士Sip6A坐标镗床，对其静刚度、精度、热变形等项目进行了深入试验研究，并以此向全国推广，从而带动了中国机床行业机床样机性能试验研究的热潮，使中国机床设计制造水平有了显著提高。 60年代初期，我国吸收日本机床技术发展的的经验，在机械部的领导下，国内主导机床厂大力开展了机床样机性能试验工作，机床技术水平迅速提高。到70年代中期，我国除一般机床能够

9、生产外，世界上只有很少几个发达国家能够生产的精密机床，我国也能够生产了。例如： 坐标镗床（昆明机床厂、沈阳第二机床厂） 螺纹磨床（上海机床厂） 高精度外圆磨床（上海机床厂） 齿轮磨床（上海机床厂） 精密透平滚齿机（重庆机床厂） 精密丝杠车床（沈阳第一机床厂）文革中开发新机床产品不尊重科学的惨痛教训我国卧式镗床发展的历程大批量投产 匆忙投产损失惨重 加强试验研究成功投产 我国普通卧式车床发展历程大批量投产 匆忙投产损失惨重 加强试验研究成功投产T68（仿前苏联）红旗90（文革设计）T618（联合设计）C6201（仿前苏联）CW6140A（文革设计）CA6140（联合设计）CW6140A普通车床研

10、制投产反映的主要问题 1970年2月组成“三结合设计小分队”，以体积小、重量轻、零件数目少等 作为设计主要目标，开始设计研制和工装准备工作。 1971年4月开始正式投入成批生产，结果因车床性能太差而出现大批退货。 机械工业部令北京机床研究所派人帮助进行系统的结构改进试验、1973年底 提出的报告表明，由于原设计先天太差，只得宣告失败。 存在的主要问题： 1、切槽振动严重； 2、床头箱发热，空载功率大； 3、精车表面有波纹； 4、溜板的走刀手把定位不可靠和操纵不灵活； 5、主轴采用双速电机加变速箱，某些低速级出力小； 6、其它：快速电机电气系统不可靠，漏油，变速箱高速时噪声大等。1、数控机床的主

11、轴转速从3000 15万r/min2、数控机床的快速移动速度从20 60120M/min3、数控机床启动的加速度从0.2 34g4、精密数控机床的定位精度从0.01 0.004mm机床朝自动化、高速化、高精度化发展的趋势使开展机床性能试验工作显得更重要机械产品关键技术重庆大学雷尼绍（Renishaw）机床性能测试中心（国家985支持项目） 1、成立目的：致力于机床性能测试软硬件技术研发及技术服务，提高我国机床产品质量和竞争能力。 2、雷尼绍仪器：ML10激光干涉仪、QC10循圆仪、机床测头（OMP、TS27R）等 机床性能试验的基本性质与目的1、研究性质的性能试验（包括机床结构试验或工艺性试验

12、）主要目的在于发现机床存在的问题，找出其中的规律性。 光凭理论或者依靠别人的经验是远不够的，试验是掌握机床性能的不可逾越的步骤。 通过试验，了解、认识、和研究本公司机床或引进样机整机（系统）、零部件的性能与所采用的结构、工艺、材料（热处理）、控制等不同方案之间的关系，找出其中问题的原因和规律性，才能为提高机床性能和降低成本提供可靠的依据。2、检查性质的型式试验按照有关标准，检查机床质量是否合格？考核机床制造的工艺质量是否稳定？ 为了客观表达产品的质量，国家、部委、行业或企业制定了相关的产品性能检验和试验标准，标准中规定了试验方法以及合格（或优质）应该达到的技术指标。按照标准规定的方法进行的试验

13、称“型式试验”，型式试验是产品生产、用户验收、质量评比或鉴定的基本依据。企业还可以通过型式试验，利用所获得机床性能数据的波动情况，来随时监测机床产品制造的工艺质量，以求得到改进。机床性能试验的基本类别机床整机性能试验以整机为对象，分不同机床类型（普通机床、数控机床、车、铣、磨、加工中心等）；型式试验按标准进行，分国家标准、部级或行业标准、企业标准等；研究性质的试验，在以上内容基础上增加新的试验内容；新产品研制完成，至少必须经过型式试验；创新的产品一般还需经过研究性质的试验。机床部件、组件性能试验以基础元部件为对象，一般在专门的试验台或其它装置上进行；试验方法、标准、内容一般由企业自定；新研制的

14、机床部件或本企业未曾用过的外购部件，原则上都应该首先经过元部件单独试验，其性能得到确认之后，再装上机床。机床工艺性试验研究某种材料在本企业机床产品上的可加工性（特别如难加工材料、淬硬材料等，必须有相应工艺试验的基础，才可能接受订货）；面对用户的“交钥匙工程”任务，针对某特殊复杂零件在本企业某些机床产品上加工，必须有相应的工艺试验数据的积累，才有把握参加用户招标的竞争。机床整机性能试验的基本内容机床精度试验；机床静刚度试验；机床热变形试验；机床功率与效率试验；机床振动试验；机床动态性能试验；机床噪声试验；机床爬行试验。部件、组件性能试验的基本内容机床主轴部件性能试验；机床进给驱动系统性能试验；机

15、床数控刀架性能试验；机床数控换刀系统性能试验；机床导向件（导轨等）性能试验；机床分度工作台性能试验；机床液压系统（或液体静压系统）试验；机床气动系统（或空气静压系统）试验；机床在线检测系统试验；机床电气系统试验；机床冷却润滑系统试验；等等机床性能验收 根据金属切削机床实验规范总则规定的试验项目如下： 1、可靠性 2、空运转振动 3、热变形 4、静刚度 5、抗振性切削 6、噪声 7、激振 8、定位精度 9、主轴回转精度 10、直线运动不均匀性 11、加工精度 对机床做全面性能试验必须高精度的检测仪器。在具体的机床验收时，各验收内容可按照机床厂标准和行业标准进行 机床工艺性试验的内容举例按照某种加

16、工精度、表面质量、生产率指标的要求，在本企业某型号机床产品上实现：耐热钢车、铣工艺的可行性试验；氮化硼刀具加工淬硬材料的可行性试验（以车代磨）；铝合金材料镜面车削的可行性试验；某特定复杂产品零件工艺的可行性试验（参与某生产线建设项目投标）；专用机床设计中确定机床主轴最大扭矩、功率，进给最大进给力等等。车床欧盟发布新标准：自2010年11月以后，所有车削类工具机皆需符合ENISO23125的规范，欧盟此一动作将原本散落的四个车床相关标准一举与国际标准调和，为了更加方便营销欧盟与全世界，有必要将现行场内关于车床的制造规范、宣告书以及证书更新为最新标准。在旧版标准内所提及安全相关控制功能的类别要求已

17、被性能等级（PLr）所取代。源于ENISO13849-1标准将于2012年取代EN954-1。JB/T 4368.4-96 数控卧式车床 性能试验规范车床有关技术标准举例GB/T 8064-1998滚齿机精度检验JB/T 3732-1994剃齿机精度JB/T 5570-1991卧式滚齿机精度JB/T 6344-1992滚齿机技术条件JB/T 6342.1-2006数控插齿机 第1部分：精度检验JB/T 6342.2-200数控插齿机 第2部分：技术条件JB 10139-1999滚齿机 安全防护技术条件齿轮机床标准举例机床精度试验标准机床产品涉及性能的标准首要是精度标准，每种类型、规格通用机床几

18、何精度的检验方法和合格指标，绝大部分都制定有相应的国家标准（GB）或部颁标准（JB）。以下是几个例子：GB/T17421.1-1998机床检验通则 第1部分：在无负荷或精加工条件下机床的几何精度（ISO230-1:1996） 1999年5月1日实施GB/T17421.2-2000机床检验通则 第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定（ISO230-2:1997） 1999年5月1日实施GB/T16461-1996数控卧式车床 精度检验 1997年2月1日实施GB/T5291.1-2001电火花成形机床精度等等机床性能试验规范除机床精度以外的各项性能试验规范的制定，在我国目前只能算是起步

19、阶段。80年代至90年代，国家仅公布了关于机床噪声、振动和静刚度检验的通则，即对检验方法、条件等作了若干条原则规定，为各类机床制定性能试验规范提供统一的依据。沈阳车床研究所在车床性能试验方面的工作起步早，并有北京机床研究所的长期技术支持，因此于1996年公布了数控车床性能试验规范的部颁标准。具体标准编号如下：GB/T13574-92金属切削机床 静刚度检验通则 1993年4月1日实施GB/T16768-1997金属切削机床 振动测量方法 1997年10月1日实施GB/T4215-1984金属切削机床 噪声声功率测定GB/T16769-1997金属切削机床 噪声声压级测量方法1997年10月1日

20、实施JB/T4368.4-96数控卧式车床性能试验规范 1996年10月1日实施机床性能试验技术的进步1、位移、温度、力、振动等传感技术的发展（精密化、数字化、集成化）；2、计算机辅助测试技术的发展；3、虚拟仪器技术的发展。随着测试分析手段的进步，结果是：1、精度提高；2、检测效率提高；3、分析内容更加全面丰富。机床几何精度试验；包括1、安装工件（或刀具）主轴部件的径向跳动和端面跳动；2、运动部件沿导轨移动的直线性（沿上母线和侧母线方向）；3、工作台面的平面度。机床位置精度试验；包括两个部件相对运动的1、平行度；2、垂直度；3、同轴度。机床主轴（工作台）轴心的回转运动精度试验；机床传动精度试验

21、；包括1、工作台分度精度；2、传动系统精度。机床座标精度试验；包括1、定位精度；2、重复定位精度；3、反向间隙。机床工作精度试验；指对加工工件检测的项目1、尺寸精度；2、形状精度；3、表面粗糙度；4、对齿轮还有：周节偏差、齿向误差、齿形误差等。机床精度试验的主要内容机床几何精度、位置精度测量先进仪器介绍激光干涉仪三种激光干涉仪1、单频激光干涉仪（英国雷尼绍公司RENISHAW）2、双频激光干涉仪（成都工具研究所MJS型）（西安爱德华测量设备有限公司）3、带有5D/6D多维测量传感器的激光干涉仪（美国API公司）激光定位精度测量技术性能（雷尼绍）激光动态误差测量技术性能（雷尼绍）激光角度测量的技

22、术性能（雷尼绍）激光垂直度测量的技术性能（雷尼绍）激光直线度误差测量技术性能（雷尼绍）雷尼绍QC10循圆测试仪介绍（球杆仪）主要功能：1、验证机床性能，比较及评级；2、测试并监视机床精度状况；3、预测机床维修需求；4、通过检测对调试机床提供指导。机床主轴球杆传感器夹持器QC10循圆测试仪在立式加工中心上测试机床主轴系统回转精度测量技术主轴回转精度包含的内容机床主轴回转精度的组成1、主轴回转轴线的回转运动精度；（分静态和动态，主要取决于轴承系统精度） 2、主轴定心轴颈相对回转轴线的偏心；3、主轴定心轴颈的形状精度以及与配合对象（如刀盘、卡盘等）的配合精度。主轴轴心的回转运动误差图像卧式数控车床性

23、能试验规范 JB/T 4369.4-96主轴回转精度试验 测量主轴回转运动在X方向（与主轴轴线垂直的水平方向）上的误差，以主轴的瞬时回转中心与理想回转中心的分散度表示。用最小二乘圆中心法，求K圈平均圆图像的圆度值（K1、210）。要求仪器测头分辨率小于0.1微米。机床主轴回转精度实验装置测试分析内容1、机床主轴的转速测试2、机床主轴的回转精度测试3、回转精度测试结果分析 本实验是重庆迪佳公司为了配合大学机械类专业本科（专科）的“机械制造技术基础”、 “机械测试技术”等课程的教学需要而开设的实验课程；也可用于对企业员工的基础培训。精密钢球精密涡流位移传感器刀架霍尔传感器车床主轴卡盘重庆迪佳科技有

24、限公司开发的机床主轴回转精度测试系统符合 JB/T 4369.4-96标准4颗纠正钢球偏心的螺钉重庆迪佳科技有限公司开发的机床主轴回转精度测试系统主界面主轴回转精度测量结果分析C6125车床主轴回转精度测量结果例三点测量误差分离法（可以直接识别主轴运动误差和工件的圆度误差）非接触精密动态位移测量仪基本要求：A、显示分辨力不大于0.1微米；B、能够实现测量数据数字化，并带计算机接口；C、测量数据采集频率不低于1KHz；可供选择的仪器：1、涡流位移传感器（难标定、精度低）；2、电容式超精密振动位移测量仪；3、激光位移测量仪；DWS型超精密振动位移测量仪量程：3，30，300微米；分辨力：0.002

25、，0.02，0.2微米；采集频率范围：07.5KHz；非线性：0.2。北京机床研究所产品美国MIT公司电容位移传感器激光位移计基本技术指标：量程：1200mm；分辨力：0.01100微米；采集频率范围：170KHz；非线性：0.030.2。供应商举例：1、德国米依测试技术公司（MICRO EPSILON）；2、美国MIT公司；3、日本KEYENCE公司。激光位移传感器检测高速转动光盘表面跳动之例机床主轴径向跳动位移信号处理的例子机床主轴径向跳动三点测量误差分离法处理结果的例子雷尼绍（RENISHAW）激光分度误差测量技术性能（雷尼绍）切削测力仪、切削测温仪的主要用途1、新材料工件及不同热处理下

26、的可加工性试验；2、新刀具工艺性能（切削效率、刀具寿命、耐用度）试验；3、新机床或专用机床切削负荷或功率的测定；DJCL1型车削测力仪试验装置三向测力精密放大器三向测力传感器重庆迪佳科技有限公司产品切削力实验方式向导界面改变背吃刀量单因素切削力实验界面三向切削力实时采样图形界面切削力试验公式的自动建立 DJ-CW-1型车削切削温度实验装置主要功能：可完成不同工艺条件下车削温度的测定，包括切削温度的校准和切削温度与切削用量参数实验公式的建立。用途：1、为机械类专业学生开出切削温度实验； 2、为切削科学研究测量和分析切削温度、刀具几何参数与切削用量之间的规律提供实验手段； 3、为机械制造企业制定合

27、理工艺，选择切削刀具和切削用量提供实验依据； 4、为材料研制单位试验新材料的可加工性，确定切削温度与材料特性、切削用量之间的规律，提供试验手段。基本配置：PC微机；测温专用刀杆及信号输附件；测温放大器；A/D、IO接口板；自然热电偶快速校准装置；测试用小车；切削温度校准、切削温度测定及辅助切削温度公式建立软件包；实验指导书DJ-CW-1型车削切削温度实验装置DJDZ1型车削切削温度试验装置 重庆迪佳科技有限公司切削温度的校准自动生成切削温度校准曲线车削温度正交实验静刚度试验1、基本概念2、对机床性能的影响3、试验方法与标准4、应用例子机床静刚度试验的基本定义为了说明静刚度的概念，下面举一个简单

28、的例子如下图：FX 机床静刚度的定义：机床在受力状态下抵抗变形的能力。其具体数值可表示为： 按照GB/T13574-92“机床静刚度检验通则”机床静刚度的定义为：机床在静载荷作用下，在规定方向上抵抗承装刀具与承装工件的部件间相对位置变化的能力。机床静刚度对机床性能的影响影响加工精度 （例如在刚度差的机床加工，因毛坯余量不均而将毛坯的形状复映到工件）影响生产率 (例如刚度差的机床必须重复走刀才能达到预定精度，延长了加工时间)影响加工表面质量 （例如刚度差的机床，切削中表面容易产生振纹，使表面质量恶化）影响加工能力 （例如刚度差的机床不能吃大刀，更无法加工难加工材料）影响机床工作寿命 （例如由于机

29、床结构变形，使轴承、导轨、齿轮等产生边缘压力，加剧磨损）机床静刚度对加工精度影响的例子之一误差复映定理机床静刚度对加工精度影响的例子之二机床部件自重引起的变形机床静刚度检验方法与标准主要依据：GB/T13574-92金属切削机床 静刚度检验通则，JB/T4368-96数控卧式车床 性能试验规范中之5.5条（静刚度试验）。 静刚度检验通则4.11款中提出：在各类型机床静刚度标准中应规定以下内容：1、在检验机床静刚度时机床部件的位置（要求处于常用位置）及夹紧或非夹紧状态；2、模拟刀具和（或）模拟工件的形状、尺寸和技术要求；3、加载力的大小、方向及施力点的位置（要求加载力为机床设计的最大切削力或切削

30、分力的2/3；力的方向和施力点位置符合通常加工情况）；4、位移测点的位置及测量方向（要求在影响加工精度的主要方向与平面内）；5、加载力和位移测量装置；6、相对位移量的最大允许值。静刚度试验仪器介绍 1、测力传感器有以下4种可供选择： 专用机械式测力传感器（车床有一种方案） 通用机械式标准测力环（体积较大，直接用于形式 试验可能有困难） 单向通用应变测力传感器（可以直接数字化） 三向通用应变测力传感器（可以直接数字化并与工艺 试验的切削力测试共用，试验装置简化，通用性较强） 2、位移传感器有以下4种可供选择： 百分表、千分表（误差较大，不够稳定） 扭簧表（读数稳定，体积较大安装不便，量程有限）

31、涡流位移传感器（测量不接触对象，对测架刚度无要 求，读数标定困难，数据不够稳定） 容栅位移传感器（可以直接数字化，读数较稳定）车床刚度试验弓形加载装置（JB/T4368.4-96）三向测力传感器用于刚度试验特点：1、可同时确定X、Y、Z三方向的力； 2、直接数字化并与计算机接口； 3、可与切削力传感器共用。测量位移的仪表1、传统测量位移的仪表（分辨率要求达到微米级）在以往的静刚度试验中，使用的位移测量仪表主要是杠杠千分表和扭簧表，依靠人工来读数。（也有使用千分表的，但由于不灵敏，重复性很差，我们的经验一是加强测量表杆的刚度，其二必要时，可在表杆上装一个小蜂鸣器，利用表杆的微幅振动来减小千分表传

32、动机构的摩擦，提高其灵敏度。）2、现代测量位移的仪表主要希望测量仪表带有与计算机的接口（RS232或USB），可供选择的有电感测微仪（精度微米级），容栅千分表（精度0.01mm级）车床静刚度试验装置之例车床刀架静刚度试验结果示例作用在机床上力的类型切削力机床部件、工件、夹具等的自重摩擦力夹紧力机床变形的类型本体变形（拉、压、弯、扭，基本上可视为弹性变形）接触变形（导轨、轴承、接触部件结合表面在压力下的变形，变 形存在非线性）局部变形（机床结构壁薄部分变形，存在一定非线性）在力作用点上位移的类型线位移角位移摇臂钻床的受力与变形分析机床元部件表面接触的受力与变形钢球与平面的接触与变形模型平面与平面

33、的实际接触面积模型机床部件不同结构特性反映出不同的刚度特性（力位移关系）机床静刚度试验的主要目的根据任务的不同，主要有三个目的：从质量检查的任务出发：通过型式试验，获得机床综合刚度值K，并与标准允许的机床综合刚度值K比较，以确定该机床否达到了预定的静刚度标准；从分析工艺质量的任务出发：通过静刚度试验，不但要从获得的机床综合刚度值的大小和稳定性来分析工艺质量的稳定性；同时还要从各受试机床刚度曲线变化的特征，来找出工艺质量不稳定的原因；从改进机床设计的任务出发：其一是要确立机床预定的综合刚度值，以作为设计机床的“计算条件”；其二是机床综合刚度值K是由机床各相关元部件的变形经综合而得到的。为了提高机

34、床刚度，需要分析机床元部件中哪些是刚度的薄弱环节？这就要进行所谓“弹性位移平衡分析”，从而为改进机床设计，提高其综合刚度提供依据。机床静刚度弹性位移平衡概念之例车床主轴部件夹持部位弹性位移平衡试验机床静刚度弹性位移平衡概念之例车床主轴部件夹持部位弹性位移平衡试验卧式镗铣床内各力的流程机床静刚度弹性位移平衡概念之例机床静刚度弹性位移平衡概念之例热变形试验1、基本概念2、对机床性能的影响3、试验方法与标准4、试验用的现代仪器5、应用例子机床热变形的概念机床热变形是指机床内部和外部的热源使机床的零件、部件之间发生形状和位置的变化，从而影响加工精度和工作能力的现象。 例如滚珠丝杠的螺母到轴承间的距离为

35、L=1M长，当频繁快速工作后其温度从摄氏20度上升到25度时，由于受热膨胀，其伸长量 将达到0.06mm，从而严重影响坐标移动精度。LL热变形对机床性能的影响影响加工精度对热变形问题反映突出的有以下两类机床：1、精密机床；2、大批量生产中零件尺寸精度严格，并要求按照ISO9000标准实行质量控制的加工机床。影响工作能力例如，由于机床运转中主轴发热严重而导致无法提高机床主轴转速和切削功率。研究机床热变形涉及的若干知识和规律热源有哪些种？不同热源的发热量和发热规律；热传导、机床部件温度分布和变形的规律；温度和热变形测量的方法和分析处理方法； 减小热变形的原理和措施。机床的热源分内部热源和外部热源两

36、部分：电机主轴箱液压系统内部热源 传动箱移动磨擦副（导轨、滑块等）电气控制柜机床照明等机床结构散热 热源热传导系数，热容量温升影响机床结构温升与变形的主要因素数控车床主轴箱温度场之例测量结果计算结果温度测量仪器介绍之二由于检测技术和计算机技术的进步，近20多年来，出现了一批新型数字温度测量仪器。其中有的已在机床热变形温度的测量中开始应用。热电偶测温仪 热电阻测温仪 IC测温模块红外测温仪红外热像仪热电偶测温仪之例热电阻测温仪之例温度传感器的安装方式红外测温仪原理红外测温仪例二红外热像仪之例（主要用于温度场的测试）热像仪用于印制板电路温度场测量之例热像仪测量电机温度分布滚珠丝杠组件高速往复运动各

37、部位温升情况批量重复加工阵列孔零件时滚珠丝杠温升引起孔距误差随加工延续时间变化的关系注：孔距50mm、350mm、650mm分别指各孔心至滚珠丝杠固定支承的距离。红外热成像技术在磨床热变形研究中的应用某点热成像温度和热电偶测量温度的对比热位移测量仪器介绍 热位移的测量分两种情况：一种要求测量主轴检验棒等回转部分的热位移，一种要求测量非运动部件的热位移。1、测量运动位移的非接触位移传感器涡流测微传感器（安装标定较麻烦） 激光位移传感器（安装方便，不需标定，价格高）2、测量非运动部件的位移传感器 百分表、千分表（不灵敏，重复性差）扭簧比较仪、杠杆千分表容栅千分表（带RS232接口） 电感测微仪或电

38、感比较仪（带RS232接口）热变形试验中几个值得注意的问题温升测点应如何合理选取？（找出温升对热变形较敏感的点，以及温升对元部件（如轴承）正常工作影响较大的点。）温度传感器在测点上如何合理安装？（埋入式比磁附式能更准确反映测点温度，但会损伤机床。）热位移测量的表基应如何选取？（一般应有统一的表基，或采用独立于机床的支架。）如何避免或减少环境温度的变化对测量带来的影响，以及安装位移测量传感器的支架因环境温度变化对测量带来的影响？（一般宜在有控温的房间或晚上进行试验，有的支架采用热膨胀系数小的材料。） 如何解决好非接触位移传感器的正确标定？ 如何处理接触热传导和变形的复杂性和随机性？（如接触热传导

39、、热变形问题等。）合理选择测温点轴承温度的测量。滚动轴承的温度尽可能在靠近轴承外圈处测量,温度计可插在端盖轴承室加油孔内,也可贴附在轴承盖上,但所测量度比轴承外圈温度低1525%。SKF测温笔TMTP200 噪声试验1、基本概念2、必要性与意义3、试验方法与标准 关于机床噪声的标准 ZB J50 004-88金属切削机床 噪声声压级的测定； GB/T 16769-1997金属切削机床 噪声声压级的测定； JB/T 4368.4-96 数控卧式车床 性能试验规范。 机床声压级测量方法（GB/T16769-1997）之一1、 测量条件机床处于正常安装使用状态；仪器采用带有A、B、C计权的声级计（符

40、合GB3785规定的2级声级计）；在1500100mm高度距机床轮廓1000mm远的几个点上布置声级计；机床离周围的大型障碍物（如墙壁等）一般应大于2000mm；只允许在背景噪声较低的情况下测量。实测值应大于背景噪声10dB（A）。若6dB（A）二者差值10dB（A），则需对读数进行修正。 噪声测量仪器介绍车床噪声试验测点布置 龙门刨床噪声试验测点布置车床声功率测点的布置（JB/T4368.4-96）机床声压级测量方法（GB/T16769-1997）之二测量内容方法 测量内容分“空运转噪声测量”和“负荷运转噪声测量2种；测量内容包括所有机床发声源部件，如电机、机械传动、液压传动、控制系统等；按

41、机床主运动正反转逐级进行测量；以声级计的A（计权）声级读取数据；声压级的读数及修正噪声的频谱 噪声声波属于振动波的性质，主要来源于机床运转中对其构件的多种振动激励的结果。对测量得来的噪声信号进行频谱分析，将有利于找出噪声产生的来源。 噪声测量中的频谱分析，通常分为：频带宽度是以倍频程和1/3倍频程2种。 倍频程 1/3倍频程机床功率与效率试验1、试验基本内容2、试验的意义3、试验方法和标准4、应用例子机床主传动功率试验的意义1、了解机床能量消耗情况，为机床节能提供依据；2、为研究机床热源发热情况，为减少机床热变形提供依据。3、确定机床的负荷和主轴扭矩，为选择或设计机床提供依据。 功率变送器外形

42、图功率变送器接线图DJGB30340功率变送单元系统框图EDA9033A三相电参数采集模块40A/5A 电流互感器以PC计算机为基础的机床数控系统，留有功率检测输入接口，可以实时显示和纪录加工过程中的功率变化，从而为机床节能提供了依据。重庆迪佳科技有限公司产品利用测力仪测量加工过程中的扭矩，配合主轴转速测量，可直接获得切削功率。重庆迪佳公司产品机床振动与爬行试验1、基本概念2、对机床性能的影响3、试验方法与标准4、试验仪器5、应用例子机床振动与爬行试验涉及的若干基本概念1、机械振动的类型2、单自由度系统模型振动的基本特性3、机床多自由度模型及振动特性机械振动的基本类型1、自由振动2、受迫振动3、自激振动机床受迫振动的主要周期干扰力1、主轴、电机等高速转子的不平衡离心力2、多齿刀具（如盘铣刀等）加工产生的周期 切削力3、液压泵、齿轮、轴承等元部件运转时产生 的脉动周期力重庆迪佳科技有限公司产品多品种轮番生产条件下对车床现场动平衡的要求车床现场动平衡测试方案之一可移动小车振动传感器数控车床主轴动平衡机主界面动平衡测量结果显示界面现场动平衡仪发明专利：平衡盘及数字校正法发明专利号：ZL03135218.9重庆迪佳科技有限公司产品磨床电脑动平衡校正系统电脑控制磨床砂轮在线动平衡校正系统 对重要的精密磨床等装