数控机床精度检验.docx
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数控机床精度检验
数控机床精度检测
数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证，数控机床精度包括几何精度和切削精度。
另一方面，数控机床各项性能的好坏与数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使用。
因此，数控机床精度检验对初始使用的数控机床与维修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。
1、检验所用的工具
1.1、水平仪
水平：
0.04mm/1000mm
扭曲：
0.02mm/1000mm
水平仪的使用和读数
水平仪是用于检查各种机床与其它机械设备导轨的直线度、平面度和设备安装的水平性、垂直性。
使用方法：
测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面，待气泡完全静止后方可读数。
水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜值，如需测量长度为L的实际倾斜值可以通过下式进行计算：
实际倾斜值=分度值×L×偏差格数
水平仪的读数：
水平仪读数的符号，习惯上规定：
气泡移动方向和水平移动方向相同时读数为正值，相反时为负值。
1.2、千分表
1.3、莫氏检验棒
2、检验内容
2.1、相关标准〔例〕
Ø加工中心检验条件第2部分：
立式加工中心几何精度检验/T8771.2-1998
Ø加工中心检验条件第7部分：
精加工试件精度检验/T8771.7-1998
Ø加工中心检验条件第4部分：
线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验/T8771.4-1998
Ø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/T17421.2-2000
加工中心技术条件/T8801-1998
2.2、检验内容
精度检验内容主要包括数控机床的几何精度、定位精度和切削精度。
、数控机床几何精度的检测
机床的几何精度是指机床某些基础零件本身的几何形状精度、相互位置的几何精度与其相对运动的几何精度。
机床的几何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后几何形状误差。
数控机床的基本性能检验与普通机床的检验方法差不多，使用的检测工具和方法也相似，每一项要独立检验，但要求更高。
所使用的检测工具精度必须比所检测的精度高一级。
其检测项目主要有：
直线度
一条线在一个平面或空间内的直线度，如数控卧式车床床身导轨的直线度。
部件的直线度，如数控升降台铣床工作台纵向基准T形槽的直线度。
运动的直线度，如立式加工中心X轴轴线运动的直线度。
平面度〔如立式加工中心工作台面的平面度〕测量方法有：
平板法、平板和指示器法、平尺法、精密水平仪法和光学法。
平行度、等距度、重合度线和面的平行度，如数控卧式车床顶尖轴线对主刀架溜板移动的平行度。
运动的平行度，如立式加工中心工作台面和X轴轴线间的平行度。
等距度，如立式加工中心定位孔与工作台回转轴线的等距度。
同轴度或重合度，如数控卧式车床工具孔轴线与主轴轴线的重合度。
垂直度直线和平面的垂直度，如立式加工中心主轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度；运动的垂直度，如立式加工中心Z轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度。
旋转径向跳动，如数控卧式车床或主轴定位孔的径向跳动。
周期性轴向窜动,如数控卧式车床主轴的周期性轴向窜动。
端面跳动，如数控卧式车床主轴的卡判定位端面的跳动。
2.2.2、机床的定位精度检验
数控机床的定位精度是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。
根据实测的定位精度数值判断机床是否合格。
其内容有：
各进给轴直线运动精度。
直线运动重复定位精度。
直线运动轴机械回零点的返回精度。
刀架回转精度。
2.2.3、机床的切削精度检验
机床的切削精检验，又称为动态精度检验，其实质是对机床的几何精度和定位精度在切削时的综合检验。
其内容可分为单项切削精度检验和综合试件检验：
单项切削精度检验包括：
直线切削精度、平面切削精度、圆弧的圆度、圆柱度、尾座套筒轴线对溜板移动的平行度、螺纹检测等
综合试件检验：
根据单项切削精度检验的内容，设计一个具有包括大部分单项切削内容的工件进行试切加工，来确定机床的切削精度。
2.2.4、数控车床基本检验项目表
数控车床基本检验项目
序号
检测内容
检测方法
允许误差/mm
实测误差
1
床身导轨调水平
纵向
导轨在垂直平面内的直线度
0．020〔凸〕
局部公差：
在任意250长度上测量为0.075
横向
导轨的平行度
0.04/1000
2
溜板移动在水平面内的直线度
0.02
3
尾座移动对溜板移动的平行度:
a:
在垂直平面内
b:
在水平面内
1.03
局部公差:
在任意500测量长度上为0.02
4
主轴
a:
主轴的轴向窜动
b:
主轴轴肩支承面的跳动
a:
0.01
b:
0.02
（包括轴向窜动）
序号
检测内容
检测方法
允许误差/mm
实测误差
5
主轴定心轴颈的径向跳动
0.01
6
主轴锥孔轴线的径向跳动
a:
靠近主轴端面
b:
距离主轴端面300mm处
a:
0.01
b:
0.02
7
主轴轴线对溜板移动的平行度
a:
在垂直平面内
b:
在水平内（测量长度为200mm）
a:
在300测量长为0.02（只许向上偏）
b:
0.015（只许向上偏）
8
顶尖的跳动
0.015
9
尾座套筒轴线对溜板移动的平行度
a:
在垂直平面内
b:
在水平面内
a:
在100测量长度上为0.015（只许向上偏）
b:
在100测量长度为0.01（只许向前偏）
序号
检测内容
检测方法
允许误差/mm
实测误差
10
尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度
a:
在垂直平面内
b:
在水平面内（测量长度为200mm）
a：
在300测量长度上为0.03（只许向上偏）
b:
0.03（只许向前偏）
11
两顶针
主轴和尾座两顶尖的等高
0.050.02（只许尾座高）
12
刀架回转的重复定位精度
0.01
13
重复定位精度
Z轴
0.015
X轴
0.01
序号
检测内容
检测方法
许误差/mm
实测误差
14
定位精度
Z轴
0.045
X轴
0.04
P1
精车外圆的精度
a:
圆度
b:
在纵截面内直径一致性
a:
0.005
b:
在200测量长度上为0.03
P2
精车端面的平面度
300直径上为0.02（只许凹）
P3
螺纹
L2d
d约为Z轴丝杆直径
螺距不超过Z轴丝杆螺距之半
任意60mm测量长度螺距累积误差的允差为0.02
mm
注：
P1、P3试切件为钢材P2试件为铸铁
3、实例分析一〔以数车为例〕
3.1、床身导轨的直线度
、纵向导轨调平后，床身导轨在垂直平面内的直线度
检验工具：
精密水平仪
检验方法：
如0001所示，水平仪沿Z轴向放在溜板上，沿导轨全长等距离地在各位置上检验，记录水平仪的读数，算出床身导轨在垂直平面内的直线度误差。
图0001
、横向导轨调平后，床身导轨的直线度
检验工具：
精密水平仪
检验方法：
如0002所示，水平仪沿X轴向放在溜板上，在导轨上移动溜板，记录水平仪读数，其读数最大值即为床身导轨的平行度误差。
图0002
全长的直线度误差：
曲线相对其两端连线的最大坐标值。
导轨全长的直线度误差δ全为：
（BB’误差曲线中的最大误差格数，例：
2.8格）
δ全=BB’×水平仪规格×被测时的每次移动距离
=2.8×0.02/1000×250=0.014
∵0.014<0.02〔直线度全程允许公差〕
∴这台车床床导轨在垂直平面内的直线度检验合格
国标：
在500～1000长度内只许凸起0.02
3.2、溜板在水平面内移动的平行度
检验工具：
指示器和检验棒，百分表和平尺
检验方法：
如0003所示，将直验棒顶在主轴和尾座顶尖上；再将百分表固定在溜板上，百分表水平触与验棒母线；全程移动溜板，调整尾座，使百分表在行程两端读数相等，检测溜板移动在水平面内的平行度误差。
图0003
3.3、尾座移动对溜板移动的平行度
垂直平面内尾座移动对溜板移动的平行度
水平面内尾座移动对溜板移动的平行度
检验工具：
百分表
检验方法：
如00040005所示，将尾座套筒伸出后，按正常工作状态锁紧，同时使尾座尽可能的靠近溜板，把安装在溜板上的第二个百分表相对于尾座套筒的端面调整为零；溜板移动时也要手动移动尾座直至第二个百分表的读数为零，使尾座与溜板相对距离保持不变。
按此法使溜板和尾座全行程移动，只要第二个百分表的读数始终为零，则第一个百分表相应指示出平行度误差。
或沿行程在每隔300mm处记录第一个百分表读数，百分表读数的最大差值即为平行度误差。
第一个指示器分别在图中ab位置测量，误差单独计算。
图0004
图0005
3.４、主轴跳动
主轴的轴向窜动
主轴的轴肩支承面的跳动
检验工具：
百分表和专用装置
检验方法：
用专用装置在主轴线上加力F〔F的值为消除轴向间隙的最小值〕，把百分表安装在机床固定部件上，然后使百分表测头沿主轴轴线分别触与专用装置的钢球和主轴轴肩支承面；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的跳动误差。
3.5、主轴定心轴颈的径向跳动
检验工具：
百分表
检验方法：
如0006所示，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直于主轴定心轴颈并触与主轴定心轴颈；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差
图0006
3.６、主轴锥孔轴线的径向跳动
检验工具：
百分表和验棒
检验方法：
如图0007，将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触与被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大读数差值，在a、b处分别测量。
标记检棒与主轴的圆周方向的相对位置，取下检棒，同向分别旋转检棒90度、180度、270度后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。
取４次检测的平均值即为主轴锥孔轴线的径向跳动误差。
图0007
3.７、主轴轴线〔对溜板移动〕的平行度
检验工具：
百分表和验棒
检验方法：
如图0007将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在溜板〔或刀架 〕上，然后：
〔１〕使百分表测头垂直在平面触与被测表面〔验棒〕，移动溜板，记录百分表的最大读数差值与方向；旋转主轴180度，重复测量一次，取两次读数的
算术平均值作为在垂直平面内主轴轴线对溜板移动的平行度误差；〔２〕使百分表测头在水平平面内垂直触与被测表面〔验棒〕，按上述〔１〕的方法重复测量一次，即得水平平面内主轴轴线对溜板移动的平行度误差。
图0007
3.８、主轴顶尖的跳动
检验工具；百分表和专用顶尖
检验方法：
如0008所示，将专用顶尖插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触与被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大得数差值。
图0008
3.９、尾座套筒轴线〔对溜板移动〕的平行度检验工具：
百分表
检验方法；如00090010所示，将尾座套筒伸出有效长度后，按正常工作状态锁紧。
百分表安装在溜板〔或刀架上〕，然后：
使百分表测头在垂直平面内垂直触与被测表面〔尾座筒套〕，移动溜板，记录百分表的最大读数差值与方向；即得在垂直平面内尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差；
使百分表测头在水平平面内垂直触与被测表面〔尾座套筒〕，按上述〔１〕的方法重复测量一次，即得在水平平面内尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差。
图0009
图00
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