数控镗铣床的精度检测和调试方法

数控镗铣床的精度检测和调试方法
数控落地型镗铣床的精度包括机械部件的精度和电气控制系统的检测精度。

机床的各个机械部件都不同程度的存在误差，机械传动链上的机构、零部件之间都存在或有潜在的误差，这些误差会随传动链累积，最终反映在加工工件上。

数控机床中的检测装置会检测这些误差，由数控系统分析之后做出补偿，最终消除这些误差，但数控系统、驱动单元、检测装置这些电气元器件本身也存在误差，我们称之为电气控制系统的检测误差。

在全闭环数控系统中，光栅尺直接检测工作台等移动部件的位置，编码器检测驱动电机的转速和主轴的转速，形成环形控制系统。

可以极大的消除机械传动链的各级误差。

半闭环控制和开环控制的数控机床，其精度在很大程度上取决于机床的机械传动链，电气控制系统的检测精度趋于其次。

数控落地型镗铣床的机械结构包括水平导轨、滑座、立柱、主轴系统四大部分，如图1所示。

拥有X、Y、Z、W四个坐标轴，可实现四轴三联动。

图1 数控镗铣床的机械结构
数控落地型镗铣床的机械精度有X轴、Y轴的直线度和平行度，Z轴、W轴的直线度，Y轴的扭曲度，Y轴相对于XOZ平面的垂直度，Z轴、W轴相对于XOY面的垂直度。

具体的表现为水平导轨的直线度和平行度；立柱导轨的直线度和平行度；滑枕和镗杆的运动直线度和垂直度。

一、水平导轨的精度检测和调试方法
水平导轨的精度包括两导轨的直线度和平行度两项精度。

1、水平导轨直线度的检测方法
机床同一轴向的的导轨分为基准导轨和非基准导轨，通常先对基准导轨（有镶条和静压）进行检测和调试，然后以基准导轨为标准对非基准导轨进行检测和调试。

水平导轨直线度的检测方法分两步进行，分别检测导轨在水平面内和竖直面内的直线度。

在水平面内的直线度用钢丝、显微镜进行检测，如图2所示。

具体的方法为牵一根钢丝固定在被测导轨的两端，用显微镜以同一
标准给钢丝的两端对零，然后以导轨的基准面为导向面移动显微镜，在每个侧顶处测量并记录导轨导向面偏移钢丝的相对距离。

如此反复测量两三次，每一次测量完毕根据数据作图，这样就可以根据图形分析出导轨在水平面内的直线度。

图2 检测水平导轨在水平面内的直线度
水平导轨在竖直面内的直线度检测用框式水平仪，如果导轨过长可用平尺加长框式水平仪的检测面长度。

首先确定检测的起始点，每一次沿同一方向测量（这样可以消除水平仪和平尺带来的误差），如图3所示。

在相邻的两个垫铁之间测量并记录数据，然后根据数据作图（图4），这样就可以根据图形分析出导轨在竖直面内的直线度。

图3 检测水平导轨在竖直面内的直线度
图4 数据和图形
2、水平导轨直线度的调试方法
对水平导轨的调试是通过调整侧顶和垫铁（图5）来实现的。

通过调整侧顶控制导轨在水平面内的直线度；调整垫铁控制导轨在竖直面内的直线度。

金属导轨的变形机理通常表现为宏观上的柔性变形和微观上的刚性变形。

调整导轨的直线度时根据导轨的变形量和金属的变形机理施加相应大小的力量，控制侧顶和垫铁的移动量。

如果导轨的变形量比较大，可适当放松地脚螺钉上的螺母，让导轨处于半放松状态，同时兼顾水平面和竖直面内的直线度，根据导轨的变形情况从中间或者两端进行调整。

如果导轨是由三段或者更多段连接而成，可采用先中间后两端的调整顺序。

对金属导轨精度的调整，不可能调整到误差为零，也很难一遍就调好，通常要经过好几遍调整才能把误差控制在某一范围内。

刚调好精度的导轨，等应力释放后要进行精度复查。

调试机床导轨时还要考虑季节变化带来的温度变化。

春季调试导轨时，竖直面内的直线度以凹形较好；秋季调试导轨时，竖直面内的直线度以凸形较好。

调试好基准导轨后，以基准导轨为标准，检测并调试非基准导轨的直线度和两条导轨的平行度，检测平行度时用长平尺横跨在两导轨之上，平尺和导轨之间加上垫块以减小平尺和导轨的接触面，尽可能让他们为线接触。

框式水平仪固定在平尺上表面的中间位置，做好标志，每次检测时让水平仪在保持在同一位置和同一方向，这样可以避免平尺和水平仪的结构误差带来的测量误差。

每次测量沿同一方向，这样得到的数据具有可比性，根据测
量数据做导轨的平行性分析图，根据分析结果做相应的调整。

调整方法也是调整侧顶和垫铁，非基准导轨的直线度和两导轨的平行度同时兼顾调整，很难一次性调整成功，需反复多次测量、调整、再测量、再调整，直至达到精度要求为止。

图5 垫铁
二、Y轴垂直度和扭曲度的检测和调试方法
卧式镗铣床的Y轴沿立柱方向，竖直向上为正方向。

立柱导轨不承重，只起对主轴箱的导向作用。

主轴箱的移动是通过滚珠丝杠传动的，所以立柱导轨精度几乎不受主轴箱重量的影响，其导向精度取决于导轨本身被加工时的精度。

主轴箱导槽和立柱导轨通过压板紧扣在一起，通过调整垫铁调整间隙。

1、Y轴直线度和垂直度的检测和调试方法
Y轴直线度和垂直度的检测可以通过检测主轴箱在Y轴方向的移动间接完成。

把大理石四方平尺固定在工作台上并用水平仪找正，把百分表座固定在滑枕或镗杆上，百分表测头与平尺表面
紧贴，如图6所示。

让主轴箱向上或向下移动一定距离，从百分表上的读数就可判断出Y轴在一个平面的直线度和垂直度。

把平尺沿与Y轴平行的轴线旋转90°，用同样的方法可判断出Y轴在另一与之垂直的平面内的直线度和垂直度。

图6 大理石四方平尺
调整立柱底部的可调垫铁可矫正Y轴的垂直度。

2、立柱扭曲度的检测和调试方法
把大理石四方平尺水平放置，先对X方向打表找正，然后把百分表打在Z轴方向的侧面上，让镗杆沿Z轴向前或向后移动一定距离，从表头读数即可判断出立柱的扭曲度。

也可以让固定在主轴上的百分表在找正的大理石四方平尺侧面画圆，通过对比圆平面和平尺平面的重合度判断立柱的扭曲度。

立柱的扭曲度调整是通过转动立柱本身来调试的。

三、滑枕和镗杆的精度检测和调试方法
滑枕和镗杆的直线度决定于自身的制造精度，一般不做调整。

对加工影响最大的是垂直度，具体的表现为滑枕或镗杆的低头或者抬头。

单独对滑枕和镗杆打表检测其垂直度。

影响滑枕垂直度的因素有立柱的垂直度、液压平衡缸的灵活度、Y轴丝杠的同步度、上下镶条的松紧程度。

可按照检测镶条间隙、检测液压、查看数控系统参数、检测Y轴垂直度的顺序一一排查。

用塞尺检测镶条间隙并调整镶条的松紧程度；用压力表检测滑枕移动时油液压力的变化，调节平衡缸的比例阀调整液压缸的平衡功能；修改参数调试丝杠的同步度；调整立柱的垂直的。

四、数控系统参数的调试
数控机床通常比较敏感，尤其是闭环系统控制的机床更是如此。

因为敏感有时候会出现爬行现象，影响机床的正常加工。

在这种情况下首先排除机械故障，在保证没有机械故障的情况下，可通过调整增益值调整机床的灵敏度。

增益值越小，机床的跟随性误差越大，灵敏性越差；增益值越大，机床的跟随性误差越小，灵敏性越好。

数控系统内部设定了各项监测数据的精度阈值，如果检测值超出阈值就会报警，移动部件停止移动。

在这种情况下，首先根据报警提示对相关部位进行检测和处理，在保证没有机械故障的情况下对监测数据阈值适当的放大即可消除报警，让机床正常工作。

数控落地型镗铣床精度检测和调试的基本方法就是这些。

这是一套行之有效的方法，我在中国二重万力公司学习期间得到了
验证。

是对当前我国大中型企业重型机床精度检测和调试的指导和推广。