数控机床几何精度检测教学教材

数控机床几何精度检测

一、机床精度概念

机床的加工精度是衡量机床性能的一项重要指标。影响机床加工精度的因素很

多 , 有机床本身的精度影响 , 还有因机床及工艺系统变形、加工中产生振动、机床的磨损以及刀具磨损等因素的影响。在上述各因素中 ,机床本身的精度是一个重要的因素。例如在车床上车削圆柱面 ,其圆柱度主要决定于工件旋转轴线的稳定性、车刀刀尖移动轨迹的直线度以及刀尖运动轨迹与工件旋转轴线之间的平行度 ,即主要决定于车床主轴与刀架的运动精度以及刀架运动轨迹相对于主轴的位置精度。

机床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度以及工作精度等 , 不同类型的机床对这些方面的要求是不一样的。

(一)几何精度

机床的几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何精度 ,它指的是机床在不运动 ( 如主轴不转 ,工作台不移动)或运动速度较低时的精度.它规定了决定加工精度的各主要零、部件间以及这些零、部件的运动轨迹之间的相对位置允差。例如 ,床身导轨的直线度、工作台面的平面度、主轴的回转精度、刀架溜板移动方向与主轴轴线的平行度等。在机床上加工的工件表面形状 ,是由刀具和工件之间的相对运动轨迹决定的 ,而刀具和工件是由机床的执行件直接带动的 ,所以机床的几何精度是保证加工精度最基本的条件。

(二)传动精度

机床的传动精度是指机床内联系传动链两末端件之间的相对运动精度。这方面的误差就称为该传动链的传动误差。例如车床在车削螺纹时 ,主轴每转一转 ,刀架的移动量应等于螺纹的导程。但是 ,实际上 ,由于主轴与刀架之间的传动链中 ,齿轮、丝杠及轴承等存在着误差 ,使得刀架的实际移距与要求的移距之间有了误差 ,这个误差将直接造成工件的螺距误差。为了保证工件的加工精度 ,不仅要求机床有必要的几何精度 ,而且还要求内联系传动链有较高的传动精度。

(三)定位精度

机床定位精度是指机床主要部件在运动终点所达到的实际位置的精度。实际位置与预期

位置之间的误差称为定位误差。对于主要通过试切和测量工件尺寸来确定运动部件定位位置的机床 ,如卧式车床、万能升降台铣床等普通机床 , 对定位精度的要求并不太高。但对于依靠机床本身的测量装置、定位装置或自动控制系统来确定运动部件定位位置的机床 ,如各种自动化机床、数控机床、坐标测量机等 ,对定位精度必须有很高的要求。

机床的几何精度、传动精度和定位精度通常是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度较低的情况下检测的 ,故一般称之为机床的静态精度。静态精度主要决定于机床上主要零、部件 , 如主轴及其轴承、丝杠螺母、齿轮以及床身等的制造精度以及它们的装配精度。

(四)工作精度

静态精度只能在一定程度上反映机床的加工精度 ,因为机床在实际工作状态下 ,还有一系列因素会影响加工精度。例如 ,由于切削力、夹紧力的作用,机床的零、部件会产生弹性变形 ; 在机床内部热源 ( 如电动机、液压传动装置的发热 ,轴承、

齿轮等零件的摩擦发热等 ) 以及环境温度变化的影响下 ,机床零、部件将产生热变形 ; 由于切削力和运动速度的影响 , 机床会产生振动 ;机床运动部件以工作速度运动时 ,由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素的影响 ,其运动精度也与低速下测得的精度不同 ; 所有这些都将引起机床静态精度的变化 , 影响工件的加工精度。机床在外载荷、温升及振动等工作状态作用下的精度 ,称为机床的动态精度。动态精度除与静态精度有密切关系外 ,还在很大程度上决定于机床的刚度、抗振性和热稳定性等。目前 , 生产中一般是通过切削加工出的工件精度来考核机床的综合动态精度 ,称为机床的工作精度。工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。

二、数控车床的精度检验标准与检验方法

卧式数控车床精度检验标准与检验方法见表1

序号检验项目允差检验工具检验方法

G1

导轨精度

a.纵向：导轨的

垂直平面内的直

线度

b. 横向：导轨的

平行度( 无床身

或DC<500mm 的

机床 , 此项检

验用GlO 代

替 )

斜导轨：0.03/1000

水平导轨0.04/1000

( 只许凸 )

精密水平

仪、专用支架、

专用桥板或其

它光学仪器

a. 将水平仪纵向放置在桥板(或

溜板)上,等距离移动桥板 ( 或溜

板), 每次移动距离小于或等于

500mm 。

在导轨的两端和中间至少三个位置

上进行检验。

误差以水平仪读数的最大代数差。

b. 将水平仪横向放置在桥板

( 或溜板 ) 上等距离移动桥板或

溜板检验。

误差以水平读数的最大代数差值

计

G2

溜板移动在

主平面内的直线

度

( 只适用于

有尾座的机床 )

DC≤500：0.015

500＜DC≤1000:0.02

最大允差 :0.03

指示器和检

验棒或平尺

将检验棒支承在两顶尖间。指示器

固定在溜板上, 使其测头触及检验

棒表面。等距离移动溜板进行检验。

每次移动距离小于或等于 250mm。

将指示器的读数依次排列 , 画出误

差曲线。

将检验棒转 180°再同样检验一

次。检验棒调头 , 重复上述检验。

误差以曲线相对两端点连线的最

大坐标值计。

也可在检验棒两端 2/9L(L 为检验

棒长度 ) 处用支架支承进行检验。

G3

溜板移动对主

轴和尾座顶尖轴

线的等距度 :

a. 在主平面内

a:DC≤500:0.015

500＜DC≤

1000:0.02

b:0.04(只许尾座高 )

指示器和检

验棒

将指示器固定在溜板上, 使其测

头触及支承在两顶尖间的检验棒表

面 : a. 在主平面内 :b.在次平面

内。移动溜板在检验棒的两端进行检