数控机床精度检测项目及常用工具

数控机床精度检测项目及常用工具

●为什么数控机床一定要进行校准

对每个工厂来讲，购买数控机床都是一笔相当可观的投资。为使工厂成百万乃至上千万之投资的设备在生产中真正发挥中坚作用，保证加工出合格的零件，尽快回收成本是至关重要的。

经验表明，80%以上的机床在安装时必须在现场调试后才能符合其技术指标。因此在新机床验收时，要进行检定，使机床一开始安装就能保证达到其技术指标及预期的质量和效率。另外经验也表明，80%已投入生产使用的机床在使用一段时间后，处在非正常超性能工作状态，甚至超出其潜在承受能力。

因此，通常新机床在使用半年后需再次进行检定，之后可每年检定一次。定期检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等可切实改善生产使用中的机床精度，改善零件加工质量，并合理进行生产调度和机床加工任务分配，不至于产生废品，大大提高机床利用率。总之，及时揭示机床问题会避免导致机床精度损失及破坏性地使用机床。

随着数控技术的进一步推广应用，越来越多的数控机床利用自身带有的测头系统来进行工件尺寸检测、刀具尺寸检测及进行仿形数字化。要知道上述功能的实现，与机床自身的精度密切相关，若机床精度不作定期校准，则谈不上准确地完成上述工作。

●数控机床常见检测标准

数控机床常见精度要求及传统检测方法

归纳起来，数控机床的精度要求有如下几个方面：

1)几何精度：

项目：几何精度包括直线度、垂直度、俯仰与扭摆、平面度、平行度等；

工具：传统方法采用大理石或金属平尺、角规、百分表、水平仪、准直仪等；

特点：传统采用人工操作，手工记录数据与计算，精度低，多用于小型机床。

2)位置精度：

项目：数控机床位置精度包括定位精度、重复定位精度、微量位移精度、反向间隙等；

工具：传统方法采用金属线纹尺或步距规、电子测微计、准直仪等；

特点：当机床规格稍大一点时，传统方法其相应的标准器件很重，且精度太低，受环境温度的影响大，其检验方法极冗长乏味，且检验重复性也很差，难以反映受检机床的真正精度。数控处理必须手工进行，繁琐、易出错。

3)工作精度：

项目：美国NAS(国家宇航标准)979在20年前就制订了标准化的“圆形—菱形—方形”试验(现在是CMTBA的标志)。

工具：准备铸铁或铝合金试件、铣刀及编制数控切削程序，高精度圆度仪及高精度三坐标测量机做试件精度检验。

特点：该方法需要仔细定义试件的切削方法和测量切削结果；可能要花几天时间，这依赖于计量室的条件。

然而即使是这种测试也无法评估机床的所有性能，“圆形—菱形—方形”试验的大多数切削运动是在X-Y平面上进行的，因此沿X-Z和Y-Z平面上的精度大部分没有测定。

检测仪器

在数控机床精度检测中，最常用的仪器就是激光干涉仪。

SJ6000激光干涉仪集光、机、电、计算机等技术于一体，产品采用进口高性能氦氖激光器，其寿命可达50000小时；采用激光双纵模热稳频技术，可实现高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出；采用高速干涉信号采集、调理及细分技术，可实现最高4m/s 的测量速度，以及纳米级的分辨率；采用高精度环境补偿模块，可实现激光波长和材料的自动补偿；采用高性能计算机控制系统及软件技术，支持中文、英文和俄文语言，友好的人机界面、向导式的操作流程、简洁化的记录管理。

▲SJ6000激光干涉仪外观图

SJ6000激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点，结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。