數(shù)控機(jī)床及其維護(hù)教程數(shù)控車床的精度檢驗(yàn)課件

1、2022/7/2711-1數(shù)控車床精度檢驗(yàn) 1.1 數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)1.2 數(shù)控車床定位精度檢驗(yàn)1.3 數(shù)控車床工作精度檢驗(yàn)2022/7/2711-21.1 幾何精度檢驗(yàn) 數(shù)控車床的幾何精度是指機(jī)床各部件工作表面的幾何形狀及相互位置接近正確幾何基準(zhǔn)的程度。 數(shù)控車床的幾何精度綜合反映車床的關(guān)鍵機(jī)械零部件及其組裝后的幾何形狀誤差。它決定運(yùn)動(dòng)件在低速空轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)精度；決定加工精度的零件、部件之間及其運(yùn)動(dòng)軌跡之間的相對(duì)位置精度。 2022/7/2711-3 數(shù)控車床在機(jī)械加工領(lǐng)域中是極為普遍的機(jī)械設(shè)備之一，車削加工時(shí)，車床、刀具、切削用量和工藝等因素直接影響加工精度，而在正常加工條件下進(jìn)行各項(xiàng)的

2、切削加工，車床本身的幾何精度是其中最重要的因素。2022/7/2711-4 例如： 車端面時(shí)的平面度和垂直度,主要決定于中拖板移動(dòng)對(duì)主軸軸線的垂直度。 車削圓柱面時(shí)，圓柱度主要決定于工件回轉(zhuǎn)軸線的穩(wěn)定性，車刀刀尖移動(dòng)軌跡的直線度以及與工件回轉(zhuǎn)軸線的平行度，就是說(shuō)主要決定于車床主軸與刀架的運(yùn)動(dòng)，包括主軸與刀架移動(dòng)的平行度。2022/7/2711-5 因此，掌握和研究車床精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)方法，探討機(jī)床誤差對(duì)加工質(zhì)量的影響是極其重要的。 以CAK40100為例，介紹數(shù)車的幾何精度檢測(cè)方法。2022/7/2711-61.1.1 導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度、導(dǎo)軌的平行度1.1.1.1 檢驗(yàn)要求2022

3、/7/2711-71.1.1.2 檢驗(yàn)工具1.精密水平儀2.水平儀使用方法： 水平儀是用于檢查各種機(jī)床及其它機(jī)械設(shè)備導(dǎo)軌的不直度、機(jī)件相對(duì)位置的平行度以及設(shè)備安裝的水平位置和垂直位置的儀器。 水平儀是機(jī)床制造、安裝和修理中最基本的一種檢驗(yàn)工具。一般框式水平儀的外形尺寸是200200mm，精度為0.02/1000。水平儀的刻度值是氣泡運(yùn)動(dòng)一格時(shí)的傾斜度，以每米多少毫米為單位，刻度值也叫做讀數(shù)精度或靈敏度。 若將水平儀安置在1米長(zhǎng)的平尺表面上，在右端墊0.02毫米的高度，此時(shí)氣泡的運(yùn)動(dòng)距離正好為一個(gè)刻度。如圖1所示。2022/7/2711-82022/7/2711-9 測(cè)量導(dǎo)軌時(shí)，水平儀的移動(dòng)方向

4、習(xí)慣上是從左向右移動(dòng)，機(jī)床導(dǎo)軌的凸凹是由氣泡的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)確定。如圖2 所示。 如果導(dǎo)軌是凸的，水平儀向右移動(dòng)，水平儀的氣泡向相反方向運(yùn)動(dòng)，如圖2（1）所示。 如果導(dǎo)軌是凹的，水平儀向右移動(dòng)，水平儀的氣泡向相同方向運(yùn)動(dòng)，如圖2（2）所示。2022/7/2711-101.1.1.3導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度測(cè)量方法 將水平儀縱向放在溜板上靠近前導(dǎo)軌上，從刀架處于主軸箱一端的極限位置開始從左等距離向右，依次記錄溜板在每一位置時(shí)水平儀的讀數(shù)，作導(dǎo)軌曲線圖。導(dǎo)軌全長(zhǎng)的直線度誤差全為： 全=最大變化格數(shù)水平儀規(guī)格測(cè)量時(shí)每次移動(dòng)距離2022/7/2711-11例如：檢驗(yàn)一臺(tái)最長(zhǎng)工件長(zhǎng)度Dc=750mm臥式車床，

5、溜板每移動(dòng)250mm測(cè)量一次，水平儀刻度值為0.02/1000；溜板在各個(gè)測(cè)量位置時(shí)水平儀的讀數(shù)依次為：+1.8、+1.4、-0.8、-1.6格根據(jù)讀數(shù)畫曲線圖如下：由上圖可以得出，導(dǎo)軌全長(zhǎng)的直線度誤差全為：公式：全=最大變化格數(shù)水平儀規(guī)格測(cè)量時(shí)每次移動(dòng)距離 全=2.80.02/1000250 =0.014mm2022/7/2711-12由上圖可以得出，導(dǎo)軌局部的直線度誤差局為：公式：局=變化格數(shù)水平儀規(guī)格測(cè)量時(shí)每次移動(dòng)距離 局=（1.6-0）0.02/1000250 =0.008mm0.0140.0075(局部公差)因?yàn)樵趯?dǎo)軌兩端 這臺(tái)車床的導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度檢驗(yàn)合格。2022/7/2

6、711-131.1.1.4導(dǎo)軌（橫向）的平行度測(cè)量方法 將水平儀固定放置在溜板的橫向位置，縱向等距離移動(dòng)溜板，從左等距離到右。記錄溜板在每一位置的水平儀的讀數(shù)。 導(dǎo)軌的平行度誤差： 平水平儀在全部測(cè)量長(zhǎng)度上讀數(shù)的最大代數(shù)值水平儀規(guī)格2022/7/2711-14例如：檢驗(yàn)一臺(tái)導(dǎo)軌長(zhǎng)度Dc=750mm臥式車床，溜板每移動(dòng)250mm測(cè)量一次，水平儀刻度值依次為：0、+1、+2、+3.8，水平儀刻度值為0.02/1000。 平3.8 0.02/10000.076/1000 0.076/10000.04/1000 導(dǎo)軌橫向的平行度不合格。2022/7/2711-15注意：（1）為什么只許導(dǎo)軌中間凸起？

7、因?yàn)椋簩?dǎo)軌中間部分使用機(jī)會(huì)較多，比較容易磨損。（2）床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度對(duì)加工質(zhì)量的影響如何？ 車床車內(nèi)外圓時(shí)，刀具縱向移動(dòng)過(guò)程中高低位置發(fā)生變化，影響工件素線的直線度，但影響較小。 （3）床身導(dǎo)軌的平行度對(duì)加工質(zhì)量的影響。 車內(nèi)外圓時(shí)，刀具縱向移動(dòng)過(guò)程，前后擺動(dòng)，影響工件素線的直線度，影響較大。2022/7/2711-161.1.2 溜板移動(dòng)在水平面內(nèi)的直線度1.1.2.1 檢驗(yàn)要求2022/7/2711-171.1.2.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3.檢驗(yàn)棒11.1.2.3 測(cè)量方法： 在主軸錐孔及尾座錐孔中分別插入頂尖，檢驗(yàn)棒裝入頂尖中，把磁力表座固定在刀架上，使千分表測(cè)頭

8、接觸檢驗(yàn)棒表面，如圖所示，移動(dòng)溜板檢驗(yàn)，千分表的最大差值。1.1.2.4 對(duì)加工質(zhì)量的影響 車內(nèi)外圓時(shí)，刀具縱向移動(dòng)過(guò)程中前后位置發(fā)生變化，影響工件素線的直線度，影響較大。 2022/7/2711-181.1.3 主軸和尾座兩頂尖的等高度1.1.3.1 檢驗(yàn)要求1.1.3.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3. 檢驗(yàn)棒12022/7/2711-191.1.3.3 測(cè)量方法： 在主軸錐孔及尾座錐孔中分別插入頂尖，檢驗(yàn)棒裝入頂尖中，把磁力表座固定在刀架上，使千分表測(cè)頭接觸檢驗(yàn)棒表面，如圖所示，移動(dòng)溜板檢驗(yàn)，千分表的最大差值。1.1.3.4其對(duì)加工質(zhì)量的影響用兩頂尖支承工件車削外圓時(shí)，刀尖移動(dòng)軌跡與

9、工件回轉(zhuǎn)軸線間產(chǎn)生平行度誤差，影響工件素線的直線度；用裝在尾座套筒錐孔中的孔加工刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)，刀具軸線與工件回轉(zhuǎn)軸線間產(chǎn)生同軸度誤差，引起被加工孔徑擴(kuò)大。 2022/7/2711-201.1.4 主軸軸向竄動(dòng)、軸肩支承面的跳動(dòng)1.1.4.1 檢驗(yàn)要求1.1.4.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3.專用檢具22022/7/2711-214.4.3 測(cè)量方法：）主軸的軸向竄動(dòng)允差 在主軸錐孔中插入一專用檢具，棒端部中心孔內(nèi)放一鋼球，千分表的平測(cè)頭頂在鋼球上，旋轉(zhuǎn)主軸進(jìn)行檢驗(yàn)，千分表讀數(shù)的最大差值，就是竄動(dòng)量。b）主軸軸肩支承面的跳動(dòng) 將千分表測(cè)頭頂在軸肩支承面靠近邊緣處，旋轉(zhuǎn)主軸，分別

10、在相隔90的四個(gè)位置上檢驗(yàn)，四次中的最大差值。2022/7/2711-221.1.5 主軸定心軸徑的徑向跳動(dòng)1.1.5.1 檢驗(yàn)要求1.1.5.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座2022/7/2711-231.1.5.3 測(cè)量方法： 將千分表固定在機(jī)床上，使其測(cè)頭垂直觸及主軸定心軸頸（包括圓錐軸頸）的表面，旋轉(zhuǎn)主軸，千分表的最大差值。 1.1.5.4其對(duì)加工質(zhì)量的影響 1.用卡盤夾持工件車內(nèi)外圓時(shí)： a.加工表面與夾特面的同軸度圓度 b.多次裝夾中加工出的表面的同軸度。 2.鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)引起孔徑擴(kuò)大以及工件表面粗糙度。2022/7/2711-241.1.6 主軸錐孔軸線的徑向跳動(dòng)1.1.6.

11、1 檢驗(yàn)要求1.1.6.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3.專用檢具32022/7/2711-251.1.6.3 測(cè)量方法： 在主軸錐孔中插入一檢驗(yàn)棒，將千分表固定在機(jī)床上，使其測(cè)頭觸及檢驗(yàn)的圓柱面，旋轉(zhuǎn)主軸，分別在a和b處檢驗(yàn)，千分表的讀數(shù)差值。 1.1.6.4注意事項(xiàng)相對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)90檢驗(yàn)三次，消除棒誤差影響；取四次結(jié)果的平均值，精確度較高。主軸錐孔軸線的徑向跳動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量的影響：兩尖頂支承工件車削外圓時(shí)：a.圓度；b.加工表面與中心孔的同軸度；c.多次裝夾時(shí)對(duì)加工出的各表面有同軸度，工件表面粗糙度均有影響。2022/7/2711-261.1.7 主軸軸線對(duì)溜板縱向移動(dòng)的平行度1.1.7.

12、1 檢驗(yàn)要求1.1.7.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3.專用檢具32022/7/2711-271.1.7.3 測(cè)量方法： 在主軸錐孔中插入一檢驗(yàn)棒，把千分表固定在刀架上，使千分表測(cè)頭觸及檢驗(yàn)棒表面，分別在a、b兩處移動(dòng)溜板檢驗(yàn)，千分表的最大差值。 注意： 主軸回轉(zhuǎn)180，消除檢驗(yàn)棒本身的誤差，兩次測(cè)量結(jié)果的代數(shù)和的一半。2022/7/2711-281.1.8 主軸頂尖的徑向跳動(dòng)1.1.8.1 檢驗(yàn)要求1.1.8.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3.頂尖2022/7/2711-291.1.8.3 測(cè)量方法： 將檢驗(yàn)用的專用頂尖插入主軸錐孔，用千分表進(jìn)行檢驗(yàn)，使其觸頭垂直觸及頂尖表面，旋轉(zhuǎn)

13、主軸，千分表的最大差值。 注意：主軸竄動(dòng)量對(duì)跳動(dòng)量的影響：實(shí)值=1.1.8.4其對(duì)加工質(zhì)量的影響 車外圓時(shí)圓度。 加表面中的孔同軸度 多次裝夾時(shí)加工出的表面同軸度 工件表面粗糙度2022/7/2711-301.1.9 尾座套筒軸線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度1.1.9.1 檢驗(yàn)要求1.1.9.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座2022/7/2711-311.1.9.3 測(cè)量方法： 將千分表固定在刀架上，使其測(cè)頭觸及尾座套筒表面，移動(dòng)溜板，分別在a和b處檢驗(yàn)，千分表的讀數(shù)差值。1.1.9.4其對(duì)加工質(zhì)量的影響用裝在尾座套筒錐孔中的刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)，刀具軸線與工件回轉(zhuǎn)軸線間產(chǎn)生同軸度誤差，使加工孔的直

14、徑擴(kuò)大并產(chǎn)生喇叭形。 2022/7/2711-321.1.10 尾座套筒錐孔軸線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度1.1.10.1 檢驗(yàn)要求1.1.10.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座3.專用檢具32022/7/2711-331.1.10.3 測(cè)量方法： 在尾座錐孔中插入一檢驗(yàn)棒，將千分表固定在溜板上，使其測(cè)頭觸及檢驗(yàn)的圓柱面，移動(dòng)溜板，在300長(zhǎng)度上，千分表的讀數(shù)差值。 注意；相對(duì)套筒旋轉(zhuǎn)180檢驗(yàn)一次，消除棒誤差影響；取二次結(jié)果的平均值。1.1.10.4其對(duì)加工質(zhì)量的影響用裝在尾座套筒錐孔中的刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)，刀具進(jìn)給方向與工件回轉(zhuǎn)軸線不重合，引起被加工孔的孔徑擴(kuò)大和產(chǎn)生喇叭形；用兩頂尖支承工件

15、車削外圓時(shí)，影響工件素線的直線度。 2022/7/2711-341.1.11 尾座移動(dòng)對(duì)溜板移動(dòng)的平行度1.1.11.1 檢驗(yàn)要求1.1.11.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座2022/7/2711-351.1.11.3 測(cè)量方法： 把磁力表座固定在刀架上，使千分表測(cè)頭接觸尾座套筒表面，如圖所示。尾座盡可能地靠近溜板，使其一起移動(dòng)，得出讀數(shù)。為了使固定在回轉(zhuǎn)刀架上的指示器測(cè)頭總是觸及在 同一點(diǎn)上尾座套筒應(yīng)保持鎖緊狀態(tài)。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，尾座應(yīng)按正常工作狀態(tài)鎖緊。沿著行程在每隔300處記錄讀數(shù)。 誤差為千分表讀數(shù)的最大差值。1.1.11.4對(duì)加工質(zhì)量的影響 尾座移至床身導(dǎo)軌上不同縱向位置時(shí)，尾座套孔

16、的錐孔軸線與主軸軸線會(huì)產(chǎn)生等高度誤差，影響鉆、擴(kuò)、鉸孔以及兩頂尖支承工件車削外圓時(shí)的加工精度。 2022/7/2711-361.1.12 橫刀架橫向移動(dòng)對(duì)主軸軸線的垂直度1.1.12.1 檢驗(yàn)要求1.1.12.2 檢驗(yàn)工具1.千分表2. 磁力表座3. 專檢具4或直角尺2022/7/2711-371.1.12.3 測(cè)量方法： 方法一：將檢驗(yàn)平盤固定在主軸上，千分表固定在中拖板上，移動(dòng)中拖板進(jìn)行檢驗(yàn)，然后將主軸旋轉(zhuǎn)180，再測(cè)一次，兩次測(cè)量結(jié)果的代數(shù)和之差。方法二：用直角尺的一邊為基準(zhǔn)，即把直角尺放置導(dǎo)軌上，千分表裝在中拖板上，在縱向測(cè)量直角尺一底面的左右兩邊的讀數(shù)相等。如不等則調(diào)整水平儀左右兩邊

17、位置直到相等，然后橫向測(cè)量的千分表的最大代數(shù)差值。 1.1.12.4其對(duì)加工質(zhì)量的影響車端面時(shí)對(duì)工件端面的平面度和垂直度受影響。2022/7/2711-381.2 數(shù)控車床定位精度檢測(cè) 數(shù)控車床定位精度是指機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度。 定位精度決定于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)誤差。機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)是在數(shù)控裝置的控制下完成的，各運(yùn)動(dòng)部件所能達(dá)到的精度直接反映加工零件所能達(dá)到的精度。 2022/7/2711-391.2.1 檢測(cè)位置精度常用的儀器 檢測(cè)位置精度常用的儀器是雙頻激光干涉儀，其可對(duì)機(jī)床各種坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行測(cè)量，也可對(duì)機(jī)床各種定位裝置進(jìn)行高精度的校正。 2022/7/

18、2711-401雙頻激光干涉儀 2022/7/2711-41 它常用于檢定測(cè)長(zhǎng)機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度，也可用作測(cè)長(zhǎng)機(jī)、高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等的測(cè)量系統(tǒng)。 利用相應(yīng)附件，還可進(jìn)行高精度直線度測(cè)量、平面度測(cè)量和小角度測(cè)量。2022/7/2711-421.2 位置精度檢驗(yàn) 數(shù)控車床的定位精度項(xiàng)目包括刀架定位精度與機(jī)床位置精度。 數(shù)控車床的位置精度的測(cè)量可根據(jù)：GB10931-89數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評(píng)定方法 進(jìn)行評(píng)定。 以CAK40100為例，介紹數(shù)車的位置精度檢測(cè)方法。2022/7/2711-431機(jī)床定位精度 機(jī)床定位精度是指數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件(工作臺(tái)或刀具)實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置與

19、指令位置的一致程度，其不一致的差值即為定位誤差。 影響數(shù)控機(jī)床定位精度的因素包括伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)誤差以及運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。定位誤差直接影響零件的尺寸精度。2022/7/2711-442機(jī)床的重復(fù)定位精度 機(jī)床的重復(fù)定位精度是指在相同的操作方法和條件下，在完成規(guī)定操作次數(shù)過(guò)程中得到結(jié)果的一致程度。 重復(fù)定位精度主要由伺服系統(tǒng)和機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的性能所決定，例如，伺服元件開關(guān)特性、進(jìn)給部件的間隙、剛性和摩擦特性等，一般情況下，重復(fù)定位精度呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它會(huì)影響批量零件加工的一致性，是一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。2022/7/2711-45（2） 檢驗(yàn)要求3. 檢驗(yàn)位置精度（1

20、）檢驗(yàn)項(xiàng)目定位精度、重復(fù)定位精度、反向偏差2022/7/2711-46（3） 檢驗(yàn)儀器激光干涉儀（4）測(cè)量方法： 選擇j個(gè)目標(biāo)位置，用Pj表示目標(biāo)位置，每個(gè)目標(biāo)位置測(cè)量n次。 每次趨近時(shí)實(shí)際位置Pij減去目標(biāo)位置Pj的差值作為位置偏差Xij 。用符號(hào)表示正方向趨近，用符號(hào)表示負(fù)方向趨近。則有：2022/7/2711-47（5）計(jì)算方法： n次趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)，可得到平均位置偏差Xj 和Xj 。 2022/7/2711-48 n次趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj 和Sj 。2022/7/2711-49 1）重復(fù)定位精度R 為標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj和Sj中的最大的6倍 R=6 Sjmax2）定位精度A 取

21、（Xj+3Sj）、（ Xj+3Sj ）中的最大值減（Xj-3Sj）、（ Xj-3Sj ）中的最小值之差值。 A= （Xj+3Sj）- （Xj-3Sj）3）反向偏差值B 為各目標(biāo)位置反向差值中的最大值。 B (Xj- Xj)max2022/7/2711-501.2.3 刀架定位精度（1）檢驗(yàn)要求2022/7/2711-51（2）檢驗(yàn)工具1.千分表2.磁力表座（3）測(cè)量方法： 把磁力表座固定，使千分表測(cè)頭接觸刀架表面，如圖所示，用自動(dòng)循環(huán)使回轉(zhuǎn)刀架退回，轉(zhuǎn)位360度，再返回原來(lái)的位置，記錄新的讀數(shù)。千分表的最大差值。 誤差以回轉(zhuǎn)刀架至少回轉(zhuǎn)三周的最大和最小讀數(shù)之差值計(jì)。本檢驗(yàn)對(duì)回轉(zhuǎn)刀架的每一個(gè)位置都應(yīng)重復(fù)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于每一個(gè)位置，指示器都應(yīng)調(diào)到零。2022/7/2711-521.3 工作精度檢驗(yàn) 數(shù)控機(jī)床完成以上的檢驗(yàn)和調(diào)試后，實(shí)際上已經(jīng)基本完成獨(dú)立各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)檢驗(yàn)，但是也并沒有完全充分的體現(xiàn)出機(jī)床整體的、在實(shí)際加工條件下的綜合性能，而且用戶往往也非常關(guān)心整體的綜合的性能指標(biāo)。 所以還要完成工作精度的檢驗(yàn)，以下分別介紹數(shù)控車床的相關(guān)工作精度檢驗(yàn)。 2022/7/2711-531.3.1 檢測(cè)工作精度常用的儀器 檢測(cè)工作精度常