机床精度检测方法

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/DGQ3441标准(机床运行精度和定位精度的统计方法)。

·美国AMT标准(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。即沿平行于坐标轴的某一测量轴线选取任意几个定位点(一般为5～15个)，然后对每个定位点重复进行多次定位(一般为5～13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间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；

·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)公司进口工作台5m×17m的数控龙门铣床(下称龙门铣)，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)公司进口的镗杆直径

250mm的落地式数控镗铣床，X轴(立柱移动)长23m，Y轴(镗头升降)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。龙门铣X轴全行程允差为P=14+L/250(µm) (1)

式中L——测量行程全长，mm

P——定位允许偏差，µm

X轴实际测量行程L=17210mm。共测11点，点间距为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，对于龙门铣、落地镗铣床、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。

如前述龙门铣、负荷试验是在极限状态下进行的。滑枕伸出1m(技术规范规定，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(MOLINE)公司

进口的MF195型数控多头钻床，按规定装上10只Ø38mm钻头做加工100只孔的负荷试验。完成后用10只Ø25mm钻头，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。

如龙门铣，检测附件铣头HS350C主轴在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。从罗马尼亚阿莫斯(ARMUS)机床公司进口的数控5m立车，铣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。

在检测龙门铣铣头相对工作台的垂直度，如检测意大利贝拉尔蒂镗床立柱移动相对于工作台的垂直度时，需用1.5m×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。对于那些必须检而又无替代量检具的精度项目，如图1 HSD350C精检项目，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，如数控龙门铣床、落地式镗铣床，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