關(guān)于機床精度的檢驗及測量誤差的探析

1、關(guān)于機床精度的檢驗及測量誤差的探析摘要：機床應(yīng)保證所加工零件達到規(guī)定的精度和表面粗糙度。工件的精度和表面粗糙度由機床、道具、夾具、切削條件等諸多方面決定。但就機床方面來說，由于機床某些運動部件的磨損變形、振動，使機床的精度逐漸降低。因此機床的本身必須具備一定精度，機床的精度在一定程度上反映了機床的綜合技術(shù)狀態(tài)。因此，本文將以數(shù)控機床的精度檢驗來著重探析，并在機床精度檢驗中測量誤差的扣除原則及方法作一些探討。關(guān)鍵詞：機床精度檢驗、測量誤差、扣除原則及方法現(xiàn)代機床在加工制作產(chǎn)品時必須具備一定的精度要求，才能加工出合格的產(chǎn)品。就機床方面來說，由于機床某些運動部件的磨損變形、振動，使機床的精度逐漸降低

2、。因此機床的本身必須具備一定精度，機床的精度在一定程度上反映了機床的綜合技術(shù)狀態(tài)。而機床的精度可用精度指數(shù)來衡量。其方法如下：精度指數(shù)是將設(shè)備各項精度的檢查實測值（）和規(guī)定的允差值（），在測定項數(shù)（）內(nèi)通過以下公式計算而得到：其中，：精度指數(shù) ：實測項目 ：機床的單項實測值 ：機床的單項允許值 精度指數(shù)是評價機床有形磨損造成各部件之間相互位置變動的一個重要數(shù)據(jù)。值越小，其精度越高。有如下結(jié)論：當0.5時，可作為新設(shè)備驗收條件之一；當1時，可作為大修和重點修理后的驗收標準；當1<2時，設(shè)備仍可繼續(xù)使用，但需注意調(diào)整；當2<2.5時，設(shè)備需要重點修理或大修；當>3時，機床設(shè)備需要

3、大修或更新。.機床精度的檢驗包括對機床的幾何精度和工作精度的檢驗。通過上學(xué)期對機床得拆裝我下面將分別對幾何精度和工作精度的檢驗作討論。一、幾何精度是機床不運轉(zhuǎn)時部件間相互位置主要零件的形狀精度、位置精度。主要包括：（1）導(dǎo)軌的垂直度；（2）工作臺面的平行度；（3）導(dǎo)軌和部件之間的垂直度；（4）主軸回轉(zhuǎn)中心線的徑向跳動和軸向竄動；（5）主軸中心與其他對應(yīng)構(gòu)件中心的同軸度；（6）回轉(zhuǎn)工作臺的分度精度等。機床的幾何精度對加工零件的幾何精度有直接影響。因此，它是評定機床精度的主要指標。對于通用機床國家已規(guī)定檢驗標準，如普通車床的幾何精度國家標準規(guī)定了十四項檢驗標準，其主要檢驗項目如下：1.主軸錐孔軸線

4、的徑向跳動將帶錐柄的檢驗棒插入主軸錐孔中，百分表固定在溜板上，使百分表的測頭頂在檢驗棒的表面上，旋轉(zhuǎn)主軸分別在長度為L的兩端處a、b測量，當測量長度L=300mm時，其允差值分別為a=0.01mm,b=0.02mm。2.主軸軸線對溜板移動的平行度將帶錐柄的檢驗棒插入主軸錐孔中，用百分表在移動溜板時分別在上母線a和側(cè)母線b處檢驗，當測量長度L=300mm時，其允差值分別為a=0.03mm（只許向上偏），b=0.015mm（只許向前偏）。3.主軸軸向竄動在主軸錐孔中插入一根短檢驗棒，在檢驗棒中心放一粒鋼球，然后用固定在溜板上的平頭百分表測頭觸在鋼球上，轉(zhuǎn)動主軸進行檢驗。百分表讀數(shù)的最大差值，即為軸

5、向竄動的誤差值。允差值為0.01mm。4.尾座套筒錐孔軸線對溜板箱移動的平行度當測量長度L=300mm時，其允差值分別為a=0.03mm（只許向上偏），b=0.03mm（只許向前偏）。5.床頭和尾座兩頂尖等高度在主軸和尾座頂尖將裝入檢驗棒，將百分表固定在溜板上，移動溜板，百分表在檢驗棒兩端，讀數(shù)差值就是床頭和尾座兩頂尖等高度誤差。允差值0.04mm（只許尾座高）。二、機床的工作精度是在動態(tài)條件下對工件進行加工時所反映出來的機床精度。工件通過機床加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀和表面相互位置）與理想幾何參數(shù)符合的程度好，則機床精度高，符合的程度差，則機床工作精度低。影響機床工作精度的主要因素

6、有：1.機床變形。由于機床變形而影響機床工作精度的原因是多方面的，其中機床剛度和熱變形是影響機床變形的主要因素。機床剛度是指機床在外力作用下抵抗變形的能力。剛度包括機床構(gòu)件本身的剛度和構(gòu)件之間接觸剛度。剛度越大，精度越高。機床的熱變形。機床由于外部熱源（包括陽光及環(huán)境溫度的變化）和內(nèi)部熱源（如電動機、齒輪箱、軸承、液壓系統(tǒng)合切削熱等）的影響，使機床各部分溫度發(fā)生了變化。由于各個零件的溫度不盡相同，各種材料熱膨脹系數(shù)不同，因而造成了機床各部份不同的變形和相對位移，這種現(xiàn)象稱作機床的熱變形。據(jù)統(tǒng)計，機床在長期工作中由于熱變形而產(chǎn)生的誤差最大可占全部誤差的70%。特別是精密機床、大型機床和自動化機床

7、，熱變形的影響尤其不能忽視。2.機床振動。機床上出現(xiàn)的振動，從本質(zhì)上可分為受迫振動與自激振動兩種。機床在切削過程中的振動嚴重影響機床的性能。振動可影響到機床的加工精度、加工表面的質(zhì)量和引起噪聲，降低生產(chǎn)率，縮短刀具壽命的振動甚至可以損壞機床的運動部件。機床的抗振性和機床的剛度、阻尼特性、固有頻率等有關(guān)。機床工作精度的評價：對于機床的工作精度的評價目前尚無統(tǒng)一標準，主要是通過切削加工典型零件所達到的精度間接地對機床工作精度作出綜合評價。如普通車床工作精度可采用以下幾個項目：1.精車外圓的圓度和圓柱度。取直徑不小于床身最大回轉(zhuǎn)直徑的1/8，實際長度為直徑三倍的中碳鋼件，用卡盤夾持，精車外圓。精車后

8、檢驗試件的圓度和圓柱度。允差值圓度為0.01mm，圓柱度在此300mm測量長度上為0.03mm，表面粗糙度不大于2.5。2.精車端面的平面度。取直徑不小于床身最大回轉(zhuǎn)直徑1/2的盤形鑄鐵試件，用卡盤夾持，精車端面。精車后檢驗試件的平面度誤差。允差值在300mm，直徑為0.02mm（只許凹）。表面粗糙度不大于2.5。3.精車螺紋螺距誤差。在兩頂尖中間頂持一根和車床絲杠直徑相等，長度不小于300mm的鋼質(zhì)試件。精車出和車床絲杠螺距相等的普通螺紋，檢驗其螺距誤差。允差值在300mm測量長度內(nèi)為0.04mm，任意500mm測量長度上為0.015mm。另外，本文再對機床精度檢驗中測量誤差的扣除原則和方法

9、作以下討論。金屬切削機床的幾何精度檢驗是新機床驗收、設(shè)備大修時必須檢測的環(huán)節(jié)，各企業(yè)生產(chǎn)過程中測量誤差的扣除原則及方法沒有明確統(tǒng)一的要求，采取正確的測量方法、合理扣除測量誤差對設(shè)備驗收有積極的現(xiàn)實意義。金屬切削機床的幾何精度檢驗是企業(yè)新購設(shè)備和大修后設(shè)備檢查驗收、安裝、使用或為掌握設(shè)備的實際技術(shù)狀態(tài)而進行檢查和測量的必備過程及重要環(huán)節(jié)。金屬切削機床精度檢驗通則中規(guī)定：“以檢驗項目的公差與測量誤差的差值為檢驗時允許的測量結(jié)果最大值，且測量誤差只允許占公差帶的一小部分”。可見，測量誤差的扣除是檢驗通則中明文規(guī)定的。這一公差規(guī)則可用表示，其中 是允許的測量結(jié)果最大值 檢驗項目的公差 測量誤差在測量尺

10、寸、形狀、位置精度和相互間的運動精度時，量具本身的誤差、環(huán)境條件（如：溫度、振動）引起的誤差、以及操作過程中造成的誤差（測力、讀數(shù)）等構(gòu)成了測量誤差。因此，扣除測量誤差應(yīng)從以下三個方面著手：一、按測量范圍確定公差值首先明確被測件的測量范圍及檢驗項目的公差值，然后按測量范圍確定公差值。機床幾何精度標準中，對有些項目的公差規(guī)定了測量范圍，例如，角度公差用0.02/1000表示，但在實際檢驗時，測量范圍不是一個固定值，（或因測量技術(shù)上的原因必須改變規(guī)定的測量范圍），這就需要按測量范圍確定公差值。理論上，我們可以用比例定律來確定測量范圍的公差值，而實際上，對于與基準測量范圍有很大差別的測量范圍，則不能

11、用比例定律。對于減小測量范圍的公差值，應(yīng)比按比例定律得出的公差值稍大，但不小于最小折算值（按機床精度標準規(guī)定）；對于增大測量范圍的公差值，應(yīng)比按比例定律得出的公差值稍小。例如：鏿床主軸旋轉(zhuǎn)軸線對立柱導(dǎo)軌的垂直度為0.03mm/1000mm（基準測量范圍1000mm），求測量范圍改為800mm的公差值，最小折算值取0.005mm。解：按比例定律 0.03：1000X：800 X0.024取X0.025，即公差值0.025mm/800mm二、正確選擇量檢具檢驗項目的公差按測量范圍確定后，測量誤差的大小與量檢具有密切關(guān)系，測量誤差值的確定也要根據(jù)項目精度的高低來具體對待。金屬切削機床檢驗通則使用說明

12、（與檢驗通則具有同等效力）中規(guī)定，測量誤差值一般只能占被檢測項目公差值的1020。有關(guān)文獻對于高精度檢驗項目的測量誤差取不超過公差的25；低精度項目取不小于10，中等精度項目取中間值。因此，扣除測量誤差不能忽視量、檢具的選擇，正確選擇量、檢具除按具體項目要求進行定性分析以外，還應(yīng)對量、檢具的測量誤差進行計算。測量誤差的計算公式為：量具的誤差；，為量具各項誤差；其他測量誤差，如：環(huán)境條件，操作原因造成的誤差，一般/2。（一）百分表、千分表的測量誤差計算。例（1）：立式銑床主軸軸線對工作臺的垂直度公差為0.025mm/300mm，試選擇檢測用指示表。解：此項精度檢驗為高精度項目，其測量誤差應(yīng)不超過

13、公差的25，即：（二）水平儀的測量誤差計算用水平儀檢驗直線度和平面時，最大測量誤差可用下式計算： 其中：測量節(jié)距數(shù) 節(jié)距長 水平儀的分度 每一節(jié)距的測量誤差 分度值的不均勻性 位置測量誤差，1/4分度值 其他測量誤差，取1/4分度值三、減小溫度對誤差的影響機床附近的熱源、熱氣流或自然界陽光直接照射機床等均可引起機床精度變化，檢測時應(yīng)排除外界溫度因素的影響，以減小測量誤差。通常，檢驗在環(huán)境溫度為1520范圍內(nèi)進行；如果機床環(huán)境溫度晝夜變化較大，則應(yīng)選擇溫度變化幅度較小的一段時間進行精度檢驗。一般溫度變化小于0.5/小時較適宜，對于數(shù)控機床，高精度機床，尤其要注重這一點，并盡可能縮短檢驗時間。機床

14、設(shè)備修理中，檢測技術(shù)的發(fā)展是修理技術(shù)提高的前提；檢驗標準的提高為修理與檢測技術(shù)提供了依據(jù)。許多年以來，大多數(shù)企業(yè)是以恢復(fù)出廠精度作為設(shè)備修復(fù)的驗收依據(jù)。但實際上，由于所修設(shè)備的新舊程度、役齡長短、大修次數(shù)、生產(chǎn)工藝要求等客觀實際情況不同，一律要求達到出廠精度的作法造成了大量的“過剩修理”，給國家和企業(yè)在人力、物力等方面造成了被人忽略而又驚人的浪費。故機床修理后的驗收標準主要依據(jù)機床在正常使用情況下的實際精度性能來定，即可經(jīng)濟地達到最好精度性能來確定這一指導(dǎo)思想已被普遍接受，測量誤差及扣除問題地提出似乎與此有矛盾之處。然而，目前在市場經(jīng)濟條件下，原來執(zhí)行的計劃維修體系已名存實亡，各類企業(yè)設(shè)備使用情況不平衡，需要建立新的維修管理體系。尤其是隨著企業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷提高，“高、精、尖”設(shè)備的增加，對修理技術(shù)及檢驗標準提出了更高更新的要求。此外，眾多設(shè)備的技術(shù)改造，如：普通精度的磨床修