數控機床精度的檢測

　　摘  要：現代數控機床集合了電子計算機、伺服系統、自動控制系統、精密測量系統及新型機構等先進技術，能夠加工形狀復雜、精密、小批量零件，并且具有加工精度高、生產效率高、適應性強等特點。隨著我國制造業的快速發展，數控機床在機械制造業已得到廣泛應用，且對數控機床的精度要求也越來越高。如何檢測數控機床的精度，正成為各行業用戶在驗收與維護數控機床時非常關注的問題。

　　關鍵詞：數控機床；幾何精度；定位精度；切削精度；檢測與注意事項

　　機床的精度主要包括機床的幾何精度、機床的定位精度和機床的切削精度。現根據我在日常工作中所積累的經驗，就這些精度的檢測項目、檢測方法及注意事項進行綜合的說明。

　　1 數控機床的幾何精度

　　數控機床的幾何精度反映機床的關鍵機械零部件（如床身、溜板、立柱、主軸箱等）的幾何形狀誤差及其組裝后的幾何形狀誤差，包括工作臺面的平面度、各坐標方向上移動的相互垂直度、工作臺面X、Y坐標方向上移動的平行度、主軸孔的徑向圓跳動、主軸軸向的竄動、主軸箱沿z坐標軸心線方向移動時的主軸線平行度、主軸在z軸坐標方向移動的直線度和主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度等。

　　常用檢測工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或測微表、直角儀、平尺、高精度主軸芯棒及千分表桿磁力座等。

　　1.1 檢測方法：

　　數控機床的幾何精度的檢測方法與普通機床的類似，檢測要求較普通機床的要高。

　　1.2 檢測時的注意事項：

　　（1） 檢測時，機床的基座應已完全固化。（2） 檢測時要盡量減小檢測工具與檢測方法的誤差。（3） 應按照相關的國家標準，先接通機床電源對機床進行預熱，并讓沿機床各坐標軸往復運動數次，使主軸以中速運行數分鐘后再進行。（4） 數控機床幾何精度一般比普通機床高。普通機床用的檢具、量具，往往因自身精度低，滿足不了檢測要求。且所用檢測工具的精度等級要比被測的幾何精度高一級。（5） 幾何精度必須在機床精調試后一次完成，不得調一項測一項，因為有些幾何精度是相互聯系與影響的。（6） 對大型數控機床還應實施負荷試驗，以檢驗機床是否達到設計承載能力；在負荷狀態下各機構是否正常工作；機床的工作平穩性、準確性、可靠性是否達標。

　　另外，在負荷試驗前后，均應檢驗機床的幾何精度。有關工作精度的試驗應于負荷試驗后完成。

　　2 數控機床的定位精度

　　數控機床的定位精度，是指所測機床運動部件在數控系統控制下運動時所能達到的位置精度。該精度與機床的幾何精度一樣，會對機床切削精度產生重要影響，特別會影響到孔隙加工時的孔距誤差。

　　目前通常采用的數控機床位置精度標準是ISO230-2標準和國標GB10931-89。

　　測量直線運動的檢測工具有：標準長度刻線尺、成組塊規、測微儀、光學讀數顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標準長度測量以雙頻激光干涉儀的測量結果為準。回轉運動檢測工具有360齒精密分度的標準轉臺或角度多面體、高精度圓光柵和平行光管等。目前通用的檢測儀為雙頻激光干涉儀。

　　2.1 檢測方法（用雙頻激光干涉儀時）

　　（1）安裝與調節雙頻激光干涉儀。

　　（2）預熱激光儀，然后輸入測量參數。

　　（3）在機床處于運動狀態下對機床的定位精度進行測量。

　　（4）輸出數據處理結果。

　　2.2 檢測時的注意事項：
　　（1）儀器在使用前應精確校正。

　　（2）螺距誤差補償，應在機床幾何精度調整結束后再進行，以減少幾何精度對定位精度的影響。

　　（3）進行螺距誤差補償時應使用高精度的檢測儀器（如激光干涉儀），以便先測量再補償，補償后還應再測量，并應按相應的分析標準（VDI3441、JIS6330或GB10931-89）對測量數據進行分析，直到達到機床的定位精度要求。

　　（4）機床的螺距誤差補償方式包括線性軸補償和旋轉軸補償這兩種方式，可對直線軸和旋轉工作臺的定位精度分別補償。

　　3 切削精度
　　檢查機床切削精度的檢查，是在切削加工條件下對機床幾何精度和定位精度的綜合檢查，包括單項加工精度檢查和所加工的鑄鐵試樣的精度檢查（硬質合金刀具按標準切削用量切削）。檢查項目一般包括：鏜孔尺寸精度及表面粗糙度、鏜孔的形狀及孔距精度、端銑刀銑平面的精度、側面銑刀銑側面的直線精度、側面銑刀銑側面的圓度精度、旋轉軸轉900側面銑刀銑削的直角精度、兩軸聯動精度等。