机床精度综合检测

机床精度综合检测课件第一页，共四十六页，2022年，8月28日学习典型零件的精度标准及测量方法。要求掌握机床精度的理论知识，能比较熟练的通过测量仪器对典型机床进行综合检验，并且能够做基本的数据处理。讨论的内容有机床精度标准，机械加工精度的相关知识，CA6140车床的导轨及主轴的动、静精度检测。本项提要第二页，共四十六页，2022年，8月28日车床简介车床是指以工件旋转为主运动，车刀移动为进给运动加工回转表面的机床。它可用于加工各种回转成型面，例如：内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹以及端面、沟槽、滚花等。它是金属切削机床中使用最广，生产历史最久，品种最多的一种机床。车床的种类型号很多，按其用途，结构可分为：仪表车床、卧式车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、转塔车床、立式车床、多刀半自动车床、专门化车床等。近年来，计算机技术被广泛运用到机床制造业，随之出现了数控车床、车削加工中心等机电一体化的产品。第三页，共四十六页，2022年，8月28日CA6140卧式车床第四页，共四十六页，2022年，8月28日车床标准车床标准较为完善。有国家标准、行业标准等以及作为制造厂内控标准使用的企业标准，供需双方在合同上规定的技术条款和特殊要求也是检验依据。车床的相关标准，专业标准和产品分等标准齐全。第五页，共四十六页，2022年，8月28日主要标准有：GB6477.3-86《金属切削机床术语机床》GB5268-85《车床刀架装刀槽高度》ZBJ53019-90、JB/T5598-91《仪表车床参数与系列型谱》JB4135-85《仪表车床精度》JB/T4136-96《仪表车床技术条件》JB4138-85《精整车床精度》JB3754-84《单轴纵切自动车床参数》JB1464-94《单轴纵切自动车床精度》JB/T54012-93《单轴纵切自动车床技术条件》第六页，共四十六页，2022年，8月28日ZBJ53010—89《单轴自动车床技术条件》JB3644-84、4321-84《卧式多轴自动车床精度、技术条件》JB/T5762-91、JB/T5597-91《转塔车床参数与系列型谱》GB4683-93、ZBJ53011-89《转塔车床精度、技术条件》ZBJ53009-89、ZB/Z123-76《立式车床参数与系列型谱》JB4116-96《单柱双柱立式车床精度》JB/T3317-93、JB/T6590-93《卡盘多刀车床参数与系列型谱》ZBJ5307-90、ZBJ53018-90《卡盘多刀车床精度、技术条件》第七页，共四十六页，2022年，8月28日GB1582-93、JB/T6085-92《卧式车床参数与系列型谱》GB/T4020-97等效ISO1708：1989、JB/T2322-93《卧式车床精度、技术条件》JB/GQ1125-88、JB/GQ1126-88《简式数控卧式车床精度、技术条件》JB4369-86、JBn4368-86《数控卧式车床精度、技术条件》JB4117-85《重型卧式车床精度》JB/T3849.1～3849.2-94《仿形车床精度、技术条件》进行检验时，还须参照JB2670-82《金属切削机床检验通则》第八页，共四十六页，2022年，8月28日车床精度检验检验时，除按照相关标准和制造验收技术要求进行外观检查外，主要应进行精度和性能检验。机床的精度是设计装配质量的体现，是设备性能的保证，各类车床的精度检验项目有20项左右，可归纳为：几何精度，即机床基础件的精度，它是决定加工性能的基本条件。主要包括：床身导轨的直线度、主轴回转精度、溜板、尾座等移动部件的移动方向与导轨、主轴回转轴线的平行度或垂直度等。第九页，共四十六页，2022年，8月28日传动精度，是指内联系统传动链两端件运动相互关系的准确度，车床主要是指主轴和丝杠间传动链精度。定位精度，是指机床某运动部件从某一位置到达预定的另一理论位置和运动所达实际位置的差值。工作精度，即机床加工精度，包括：精车外圆的圆度，即在纵截面内直径的一致性、精车端面的平面度和精车螺纹的螺距累积误差等。第十页，共四十六页，2022年，8月28日1、影响加工精度的因素原始误差及分类零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中进行的。

工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加工误差。原始误差的分类归纳如下。

若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产生的则称为工艺系统动误差。机械加工精度介绍第十一页，共四十六页，2022年，8月28日

图6.1

为活塞销孔精镗工序中的各种原始误差：

由于定位基准不是设计基准而产生的定位误差;

由于夹紧力过大而产生的夹紧误差属工件装夹误差；

机床制造或使用中的磨损产生的导轨误差属于机床误差；

调整刀具与工件之间位置而产生的对刀误差属调整误差；

由于切削热、摩擦热等因素的影响而产生的机床热变形属

于工艺系统热变形;

还有加工过程中的刀具磨损;

加工完毕测量工序尺寸时,由于测量方法和量具本身的误差而产生的测量误差。原始误差举例第十二页，共四十六页，2022年，8月28日各种原始误差的大小和方向各有不相同，而加工误差则必须在工序尺寸方向上测量。所以原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。图6．2（或观看动画）以车削为例说明原始误差与加工误差的关系。图中实线为刀尖正确位置，虚线为误差位置。

原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法线方向）称为误差敏感方向。

（6．1）

（6．2）误差的敏感方向第十三页，共四十六页，2022年，8月28日加工原理误差

加工原理误差

加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理误差是由于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的加工误差。为了获得规定的加工表面，要求切削刃完全符合理论曲线的形状，刀具和工件之间必须作相对准确的切削运动。但往往为了简化机床或刀具的设计与制造，降低生产成本，提高生产率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允许的范围内存在一定的原理误差。第十四页，共四十六页，2022年，8月28日2、机床误差

主轴回转误差概念机床误差是指在无切削负荷下，来自机床本身制造误差、安装误差和磨损，主要包括主轴回转误差、导轨误差、传动链误差。

2.1主轴回转误差

（1）主轴回转误差的概念

理论上机床主轴回转时，回转轴线的空间位置是固定不变的，即它的瞬时速度为零。而实际主轴系统中存在着各种影响因素，使主轴回转轴线的位置发生变化。将主轴实际回转轴线对理想回转轴线漂移在误差敏感方向上的最大变动量称为主轴回转误差。第十五页，共四十六页，2022年，8月28日主轴回转误差分类及影响因素主轴回转误差可分为如图6．3所示的三种基本类型：

纯径向跳动：实际回转轴线始终平行于理想回转轴线，在一个平面内作等幅的跳动。

纯轴向窜动：实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动。

纯角度摆动：实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角，在一个平面上作等幅摆动，且交点位置不变。

第十六页，共四十六页，2022年，8月28日影响主轴回转精度的主要因素

一是主轴轴颈与支承座孔的圆度误差，波度和同轴度、止推面或轴肩与回转轴线的垂直度误差。二是滑动轴承轴颈和轴承孔的圆度、波度和同轴度、端面与回转轴线的垂直度；或滚动轴承滚道的圆度、波度、滚动体的圆度误差和尺寸误差，滚道与轴承内孔的同轴度误差(如图6.4);轴承间隙及止推滚动轴承的滚道与回转轴线的垂直度误差等。第十七页，共四十六页，2022年，8月28日回转误差对加工精度的影响主轴回转误差对加工精度的影响不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的；而同一类型的回转误差在不同的加工方式中的影响也不相同。如图6.5、6.6、6.7、6.8和表6.1所示。主轴回转误差的基本形式车床上车削镗床上镗削内、外圆端面螺纹孔端面纯径向跳动影响极小无影响圆度误差无影响纯轴向窜动无影响平面度误差垂直度误差螺距误差无影响平面度误差垂直度误差纯角度摆动圆柱度误差形响极小螺距误差圆柱度误差平面度误差表6．1机床主轴回转误差产生的加工误差第十八页，共四十六页，2022年，8月28日2.2导轨误差

导轨在垂直面内的直线度误差机床导轨是机床主要部件的相对位置及运动的基准，导轨误差将直接影响加工精度。(1)导轨在垂直面内的直线度误差卧式车床或外圆磨床的导轨垂直面内有直线度误差ΔZ如图6.9(a)，使刀尖运动轨迹产生直线度误差ΔZ，由于是误差非敏感方向，零件的加工误差ΔR≈ΔZ2／2R可忽略不计。而平面磨床、尤门刨床这时是误差敏感方向，所以导轨误差将直接反映到被加工的零件上。第十九页，共四十六页，2022年，8月28日导轨在水平面内的直线度误差(2)导轨在水平面内的直线度误差卧式车床或外圆磨床的导轨水平面内有直线度误差△Y如图6.9(b)，将使刀尖的直线运动轨迹产生同样的直线度误差ΔY，由于是误差敏感方向，工件的加工误差△R＝△Y，造成零件的圆柱度误差。对平面磨床和龙门刨床，导轨水平方向为误差非敏感方向，加工误差可忽略。第二十页，共四十六页，2022年，8月28日导轨的平行度误差

（6.3）一般车床H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1。因此这项原始误差对加工精度的影响不能忽略。(3)前后导轨的平行度(扭曲)当卧式车床或外圆磨床的前后导轨存在平行度误差(扭曲)时(见图6.10)，刀具和工件之间的相对位置发生了变化，结果引起了工件的形状误差。在垂直于纵向走刀的某一截面内，若前后导轨的平行度误差头△Z，则零件的半径误差为：第二十一页，共四十六页，2022年，8月28日(4)导轨与主轴回转轴线的平行度误差若车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差，车出的内外圆柱面产生锥度；若在垂直面内有平行度误差，则圆柱面成双曲线回转体如图6.11，因是误差非敏感方向故可忽略。第二十二页，共四十六页，2022年，8月28日实验部分机床几何精度检验

一、实验目的：通过对CA6140普通车床主要几何精度的检验，掌握机床主要几何精度检验的基本方法和初步的操作技能。通过实验，了解被实验机床的几何精度状况和加工精度的关系。第二十三页，共四十六页，2022年，8月28日二、实验内容：

本实验检验以下几项：床身导轨在垂直平面内的直线度和导轨在同一平面内。溜板移动在水平面内的直线度。主轴定心轴颈的径向跳动、主轴轴肩支承面的跳动和主轴的轴向窜动。主轴轴线对溜板移动的平行度。丝杠的轴向窜动。第二十四页，共四十六页，2022年，8月28日三、实验要求：

对每项几何精度要检验出具体数值并进行必要的计算、作图和分析。将实测数值与机床精度检验标准要求的数值进行比较，对被测机床的主要几何精度作出鉴定。第二十五页，共四十六页，2022年，8月28日四、实验用仪器和工具：圆柱检验棒（500mm长），锥柄圆柱检验棒（300mm长）。千分表、平头千分表、磁性千分表座各一只、钢球一个。框式水平仪（0.02/100）一台。第二十六页，共四十六页，2022年，8月28日五、检验方法现场实际操作演示，配合录像多媒体教学六、数据处理整理、分析相关试验数据，完成实验报告第二十七页，共四十六页，2022年，8月28日谢谢！本章结束第二十八页，共四十六页，2022年，8月28日

原始误差

加工前误差加工中误差加工后误差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差工件装夹误差工艺系统受力变形刀具磨损残余应力引起变形测量误差工艺系统热变形工艺系统静误差

工艺系统动误差图例第二十九页，共四十六页，2022年，8月28日图6.1活塞销孔精镗工序中的原始误差图例第三十页，共四十六页，2022年，8月28日dΔRR+ΔRRΔYoDΔRΔZ图6.2

原始误差与加工误差的关系图例第三十一页，共四十六页，2022年，8月28日图例第三十二页，共四十六页，2022年，8月28日图例图6.3机床主轴回转误差的类型Ⅰ-