機床幾何精度檢測方法

1、附件 4：幾何精度檢測方法 幾何精度檢測方法 幾何精度檢測方法百分表、千分表及杠桿千分表的特點及適用范圍百分表的分度值為0.01mm，其讀數(shù)清晰，表針跳動較小，常用的一般分為0 5、 010mm兩種量程，測量時測桿的壓縮量一般為0.15 0.2mm（ 如圖 1） ， 適用于較低精度要求的測量。百分表經(jīng)過震動后測桿可以很容易的回到原始位置，在震動的情況下檢測不易磨損，損壞率低。千分表（指常用的指針式或壓桿式千分表）的分度值為0.001mm，因其比百分表的放大比更大，分度值更小，測量的精確度更高，適用于較高精度要求的測量。千分表受到震動后測量桿不容易恢復(fù)到原始位置，可能會影響到檢測數(shù)據(jù)的真實性，因

2、此在震動較小的情況下使用較好（如圖2） 。杠桿千分表體積小巧，測桿可以按需轉(zhuǎn)動，并能以正反兩個方向測量工件，因此常用于間隙較小的槽、孔、浮動件（如測量絲杠遠(yuǎn)端跳動）等千分表難以測量的情況，其測桿壓縮量一般為0.03 0.06mm（ 如圖3） ，靈敏度高。同樣杠桿千分表適合在震動小的情況下使用。另外杠桿千分表不適合長期在壓縮量較大的情況下工作，因為壓縮量過大會造成測量數(shù)據(jù)失真，誤差變大，而且會加快杠桿千分表各部件的磨損，使其老化，失去作用，因此在測量空間允許的情況下，一般優(yōu)先選用千分表或百分表。1 百分表2 千分表3 杠桿千分表二 測量前提說明本說明所有圖示均以Carver600G 為例；在檢測

3、前應(yīng)保證測量所用儀器可以正常使用；在檢測前應(yīng)保證測量所用工具以及被測部分的清潔；在測量過程中移動各軸時，進給速度不能過大，一般為1.8m/min 左右；本說明所指方向（即前、后、 左、 右） 均為人站立在機床正面，面對機床時（如圖4） 。4三、各精度指標(biāo)的檢測方法. 檢測、調(diào)整床身水平度所需工具水平儀（刻度值為0.02mm） 、活動扳手準(zhǔn)備工作1）檢查水平儀精度是否符合標(biāo)準(zhǔn)將水平儀水平放置，讀出氣泡位置，然后將水平儀原地旋轉(zhuǎn)180，比較旋轉(zhuǎn)前后水平儀氣泡位置。如果旋轉(zhuǎn)水平儀之后，氣泡的偏移方向不同，或者偏移方向相同但是氣泡偏移的位置之差超過0.5 格， 則說明水平儀精度不符合要求（ 前提是檢驗

4、水平儀的基準(zhǔn)面是水平的） 。2）檢查放置機床的地面是否符合要求由于機床的四個地腳處的減震墊鐵的調(diào)節(jié)范圍為12mm，所以放置機床的地面高度差不能超過10mm。檢測、調(diào)整床身水平度的方法圖 1-1）粗略調(diào)整機床的四個地腳螺栓，使減震墊鐵與地面完全接觸（圖 1-1 中A、 B、 C、D 為四個地腳螺栓的位置） 。2）將X、 Y軸運行到行程的中間位置。將水平儀沿X軸方向放置在工作臺面中央（ 如圖 1-2 所示 ） ， 觀察水平儀氣泡位置，若該氣泡偏向右邊，則降低B、 C 或者升高A、 D 螺釘（根據(jù)實際情況確定） ；若該氣泡偏向左邊，則升高B、 C或者降低A、 D螺釘， 使氣泡中心向刻度中心位置靠近。

5、將水平儀沿Y軸方向放置在工作臺面中央（ 如圖 1-3 所示 ） ， 觀察水平儀氣泡位置，若該氣泡偏向后邊，則降低A、 B 或者升高C、D 螺釘（根據(jù)實際情況確定） ；若該氣泡偏向前邊，則升高A、 B 或者降低C、 D 螺釘，使氣泡中心向刻度中心位置靠近。1-21-35）重復(fù)上述3、 4 步驟，直到水平儀在X、 Y方向的讀數(shù)均不超過合格證上許可范圍。6）將水平儀沿X軸方向放置在工作臺面中央，然后沿Y軸把工作臺移動到Y(jié)軸行程為零的位置（即把工作臺移動到Y(jié)軸最后端，如圖1-4 ）。觀察水平儀氣泡位置，若該氣泡偏向右邊，則降低B 或者升高A螺釘（ 據(jù)實際情況確定） ；若該氣泡偏向左邊， 則升高 B 或

6、者降低A兩螺釘，使氣泡中心向刻度中心位置靠近。再沿 Y軸把工作臺移動到Y(jié)軸最大行程處（即把工作臺移動到Y(jié)軸最前端，如圖1-5 ），觀察水平儀氣泡位置，若氣泡位置有偏移，需繼續(xù)調(diào)整相應(yīng)地腳螺栓使水平儀氣泡處于中間位置， 重復(fù) 6 步驟反復(fù)調(diào)整，使水平儀在工作臺運行到Y(jié)軸行程為零處、中間位置、Y 軸最大行程處三個位置讀數(shù)都在合格范圍之內(nèi)。圖 1-4（注： 步驟 6 適用于精度要求較高的機床，步驟 5 即可。 ）圖 1-5如睿雕系列。精度要求不高的機床操作到檢測工作臺平面度所需工具百分表、磁力表架因為工作臺平面度相對于其他幾何精度要求來講所要求的合格范圍較大，百分表完全可以滿足測量工作臺平面度的精度

7、要求。另外在檢測工作臺平面度時，因為工作臺上面有T 型槽，當(dāng)表頭經(jīng)過T 型槽時會引起表桿的震動，而千分表靈敏度高，受到震動后，測量桿不容易恢復(fù)到原始位置，可能會影響到檢測數(shù)據(jù)的真實性。而且杠桿千分表與工件接觸的測量桿是可以在一定角度范圍內(nèi)任意擺動的（ 如圖 2-1 、 2-2 所示 ） ，測量桿經(jīng)過震動，就更不容易回復(fù)到原始位置。再次由于檢測時的震動較大，千分表精度高，很容易磨損，損壞率非常高；因此檢測工作臺平面度選擇用百分表較合適。2-12-22.2 工作臺平面度的測量方法 TOC o 1-5 h z 圖 2-3圖 2-41）將機頭移動到機床工作臺面上的g 點 （ 如 圖 2-3 、 2-4

8、 所示位置） 。2）將磁力表架吸到機頭上，使百分表的表頭與工作臺相接觸，測桿應(yīng)盡量與工作臺垂直（ 如圖 2-3 ） ，測桿壓縮0.15 0.2mm，然后轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位。3）根據(jù)合格證上的要求調(diào)整“XY步長” ，控制進給速度，使機頭運動，把百分表分別移動到f 、 e、 d、 k、 h、 a、 b、 c 八點（ 如圖 2-4 ） ，并記錄每一點處表針對應(yīng)的數(shù)值。4）測量完畢后將機頭移回到g 點，如果此時百分表的表針仍指向“0”位，則說明所測出的數(shù)值有效；否則必須重新裝卡百分表，重新測量。5）計算九個點的測量值中最大值與最小值的差值，即為工作臺的平面度。檢測各坐標(biāo)軸軸線運動的直線度（選測

9、 ）所需工具平尺或方尺、百分表、千分表、磁力表架（注：在空間允許的情況下優(yōu)先選用平尺，此處以方尺為例進行說明，使用平尺的測量方法相同。）測量方法測量前應(yīng)先將工作臺移動到Y(jié)軸行程中間位置。X 軸軸線運動的直線度X 軸軸線運動的直線度是在兩個平面內(nèi)來檢測的：XY水平面內(nèi)；ZX垂直平面內(nèi)。在XY水平面內(nèi)的直線度1 ）將磁力表架吸在機頭上，裝卡百分表，方尺放置在工作臺面中央，方尺邊框盡量與X 坐標(biāo)軸保持平行，將百分表的表頭接觸到方尺測量表面的一端（ A點 ） ， 測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直（如圖 3-1 ） ，測桿壓縮0.15 0.2mm，然后轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位。根據(jù)方尺的邊框尺寸，調(diào)整XY軸運

10、動步長，將百分表移動到方尺測量表面的另一端（B 點，如圖3-2 ） ，根據(jù)百分表在A、 B 兩點的測量值調(diào)整方尺在工作臺面上的位置，使方尺兩端A、 B點的測量值大致相同，測量值的差值保持在0.02mm以內(nèi)即可。2）拆下百分表換上千分表，調(diào)整千分表位置，使千分表表頭接觸測量表面，測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直，測桿壓縮0.05 0.1mm，調(diào)整方尺位置，使千分表A、 B 兩點（ 如圖 3-1 ， 3-2 ）的測量值相同。在A點轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位。（注：以上兩步之所以先用百分表測量，目的是先用百分表粗調(diào)方尺a 面與 X 軸的平行，如果直接用千分表測量，由于千分表量程太小，如果誤差太大的話，容易超

11、過千分表量程，從而造成千分表損壞。）3）使機頭移動，將千分表從A點運動到B點，此過程中，千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為X軸在XY水平面內(nèi)的直線度。3-13-2在 ZX垂直平面內(nèi)的直線度3-33-4XY水平面內(nèi)的直線度測量方法基本相同，主要X 軸在ZX垂直平面內(nèi)的直線度與其在A、 B 兩點值。3-63-73-8區(qū)別在于方尺是豎直擺放在工作臺面上，所測量b 面與 X軸基本平行，所以用千分表直接測量即可。方法同樣是調(diào)整方尺，用千分表測量A、 B 兩點值，使A、 B 兩點的測量值相等（這是測量直線度的前提，但因為受綜合誤差累積的影響，即使所測量的面與工作臺平行，A、 B兩點的值也可能會不相同

12、，必要時可在方尺下墊東西如銅皮， 以保證A、 B 兩點值相等） ，然后在 A 點轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位，接著將千分表從 A 點運動到B 點。此過程中，千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為X軸在ZX垂直平面內(nèi)的直線度（A、 B 點位置如圖 3-3 、 3-4 所示 ） 。（注：受條件所限，A、 B 兩點的測量值不可能相等，所以此項檢測數(shù)據(jù)并不是十分準(zhǔn)確。 ）Y 軸軸線運動的直線度Y 軸軸線運動的直線度是在XY水平面以及ZY垂直平面兩個平面內(nèi)來測量的。除方尺擺放位置和形式不同外，其他測量方法相同，不再重復(fù)說明。在XY水平面內(nèi)的直線度先用百分表粗調(diào)，再用千分表精調(diào)圖 3-5在 ZY垂直平面內(nèi)

13、的直線度直接用千分表測量即可。Z 軸軸線運動的直線度Z 軸軸線運動的直線度是在ZX以及 ZY兩個垂直平面內(nèi)來測量的。測量方法也基本相同，但是由于Z 軸的特殊性，在測量時必須保證在Z 軸行程足夠，以防止撞表?？上葘⑶Х直斫抵罿 軸正向最大允許范圍處，由此處對表，然后使千分表向上移動，就不會因為Z軸行程不夠而撞表了。而且所測量的方尺表面與工作臺面垂直，用千分表直接測量使A、 B兩點測量值相等。在 ZX平面內(nèi)的直線度 直接用千分表測量即可。圖 3-9在ZY平面內(nèi)的直線度直接用千分表測量即可。3-123-11（注：在ZX 以及 ZY 兩個垂直平面內(nèi)檢測Z 軸軸線運動的直線度、在ZY 垂直平面內(nèi)檢測 Y

14、 軸軸線運動的直線度與在ZX 垂直平面內(nèi)檢測X 軸軸線運動的直線度一樣。受條件所限，A、 B 兩點的測量值不可能完全相等，所以這三項所檢測的數(shù)據(jù)和在ZX垂直平面內(nèi)檢測X 軸軸線運動的直線度一樣，都不是十分準(zhǔn)確。）檢測各坐標(biāo)軸的垂直度精雕機各坐標(biāo)軸的垂直度一般是從兩個方面來評價的：） X 軸與 Y 軸的垂直度；） Z軸與工作臺面的垂直度。.1 所需工具磁力表架、百分表、千分表、方尺.2 檢測方法檢測 X軸與 Y軸的垂直度）將工作臺移動到Y(jié) 軸行程中間位置，然后將方尺放在工作臺面上的中間位置，方尺的 a 面盡量與Y軸保持平行。2）裝卡百分表，使百分表表頭與方尺的a 面接觸，測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直

15、（如圖 4-1 ） ，測桿壓縮0.15 0.2mm，根據(jù)方尺邊框的尺寸確定XY軸的步長，使工作臺沿 Y 軸反復(fù)移動，調(diào)整方尺位置，使百分表在方尺a 面兩端A、 B 兩點（ 如圖 4-1 ，4-2 ） 的測量值大概相同，測量值的差值保持在0.02mm以內(nèi)即可（ 用百分表粗調(diào)方尺a 面對 Y 軸的平行） 。3）拆下百分表換上千分表，調(diào)整千分表位置，使千分表表頭接觸方尺a 面，測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直，測桿壓縮0.05 0.1mm，調(diào)整方尺位置，使千分表在方尺a 面兩端A、 B 兩點（如圖 4-1 ， 4-2 ）的測量值相同（用千分表精調(diào)方尺a 面對 Y軸的平行 ）。4）調(diào)整千分表位置，使千分表表頭

16、接觸方尺b 面的一端（如圖 4-3 ） ，測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直，測桿壓縮0.05 0.1mm，然后轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位。使機頭沿 X 軸方向移動，此過程中千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為X 軸與 Y軸的垂直度。4-14-2圖 4-35）保持方尺位置不變化，重復(fù)步驟3，檢查方尺的a 面 是否仍與Y軸保持平行，如仍平行則說明步驟4 所測得的數(shù)值有效，若不平行，則需重復(fù)步驟3、 4，重新測量。（注： 在移動各軸時，進給速度不能過大 ， 以防止因為進給速度過快引起千分表表針的震動，使測出的數(shù)值失去真實性。）Z 軸與工作臺面的垂直度Z 軸軸線運動的垂直度是在ZX以及ZY兩個垂直平面內(nèi)來

17、測量的。由于 Z 軸的特殊性，在測量時必須保證在Z軸行程足夠，以防止撞表?？上葘⑶Х直斫抵罿軸正向最大允許范圍處，由此處對表，然后使千分表向上移動，就不會因為Z 軸行程不夠而撞表了。Z 軸在 ZX平面內(nèi)的垂直度1）將方尺放置在工作臺面上，方尺邊框盡量與X 坐標(biāo)軸保持平行，將千分表的表頭接觸到方尺一端的測量表面（A點 ） ，測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直（如圖 4-4 ） ，測桿壓縮 0.05 0.1mm，然后轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位。根據(jù)方尺的邊框尺寸，調(diào)整 Z軸運動步長，將千分表從A點運動到B點 （ 如圖 4-5） ，此過程中，千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為Z軸在 ZX垂直平面內(nèi)的垂直

18、度。圖 4-4圖 4-5Z 軸在 ZY平面內(nèi)的垂直度Z 軸在 ZY垂直平面內(nèi)的垂直度與其在ZX垂直平面內(nèi)的垂直度測量方法基本相同，主要區(qū)別在于方尺的擺放形式不同。同樣是使方尺b 面盡量與Y坐標(biāo)軸保持平行，將千分表的表頭接觸到方尺一端的測量表面（A 點 ） ，測桿應(yīng)盡量與測量表面垂直（如圖 4-6 ） ，測桿壓縮 0.05 0.1mm，然后轉(zhuǎn)動表盤使指針指向“0”位，接著將千分表從A點運動到B點（ 如圖 4-7 ） ，此過程中，千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為Z 軸在 ZY垂直平面內(nèi)的垂直度。 TOC o 1-5 h z 圖 4-6圖 4-7檢測夾緊套與Z軸的平行度（夾緊套與工作臺的垂直

19、度）所需工具千分表、磁力表架、測試棒（依據(jù)夾緊套直徑選擇測試棒）檢測方法將機頭移動到工作臺中間位置。）將測試棒裝入夾緊套，并擰緊螺釘，使Z 軸行程為零。然后將磁力表架吸在工作臺上， 千分表表頭垂直于Z Y平面與測試棒接觸（ 如圖 5-1 所示 ） ， 使測桿壓縮0.05附件 4：幾何精度檢測方法 幾何精度檢測方法 附件 4：幾何精度檢測方法5-35-4 0.1mm。將XY軸步長調(diào)整為0.10mm,前后移動Y軸，找出測試棒的最高點（前后移動時，千分表指針順時針旋轉(zhuǎn)到最大值時，即測試棒的最高點） ，旋轉(zhuǎn)表盤使指針指向“ 0”位。根據(jù)Z軸方向最大允許移動范圍調(diào)整Z軸步長， 使機頭沿Z軸反復(fù)移動（ 如

20、圖 5-2） ，在此過程中千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為夾緊套在Z X 平面內(nèi)與Z軸的平行度。5-15-23）如圖5-3 所示將千分表表頭垂直于Z X 平面與測試棒接觸，使測桿壓縮0.05 0.1mm。將XY軸步長調(diào)整為0.10mm,左右移動X軸，找出測試棒的最高點（左右移動時，千分表指針順時針旋轉(zhuǎn)到最大值時，即測試棒的最高點） ，旋轉(zhuǎn)表盤使指針指向“ 0”位。4）根據(jù)Z 軸方向最大允許移動范圍調(diào)整Z 軸步長，沿Z 軸反復(fù)移動（如圖 5-4 ） ，在此過程中指針千分表讀數(shù)的最大值與最小值之間的差值即為夾緊套在Z Y 平面內(nèi)與Z 軸的平行度。（注： 對于直徑較大的夾緊套（如 120 主

21、軸的夾緊套）也可以不用測試棒，如圖 5-5所示，可以把磁力表架從夾緊套內(nèi)孔上方放入，然后吸在工作臺面上，使千分表測桿壓縮 0.05-0.1mm 。將XY步長調(diào)整為0.10mm,前后移動Y軸，找出夾緊套內(nèi)壁最低點，然后依據(jù)步驟2， 測出夾緊套在Z X平面內(nèi)與Z軸的平行度。如圖 5-6 所示裝卡千分表， 找出夾緊套內(nèi)壁最低點，依據(jù)步驟4， 可測出夾緊套在Z Y平面內(nèi)與Z軸的平行度。一定要注意將XY步長調(diào)整為0.10mm，防止撞表。）圖 5-5圖 5-6檢測靈敏度所需工具千分表檢測方法因為在機床的加工過程中機頭并不停留在Z軸行程為零的地方，加工所用的刀具裝卡在 Z 軸的最下端，所以在測量時，Z 軸部

22、件應(yīng)盡可能降低，并且去測量Z 軸部件的最下端（ 測量夾緊套、主軸電機或者測試棒都可以，但是測量主軸電機以及測試棒時要使千分表 TOC o 1-5 h z 表頭與主軸電機或者測試棒的側(cè)面最高點接觸。本說明以測量夾緊套為例） 。將工作臺移動到Y(jié)軸行程的中間位置。X 軸正反向靈敏度）如圖 6-1 所示，使千分表表頭與夾緊套側(cè)面最下端接觸，測桿應(yīng)盡量與夾緊套側(cè)面垂直，測桿壓縮0.15mm左右。旋轉(zhuǎn)表盤使指針指向“0”位。2）將XY軸步長設(shè)定為0.013mm，先將機頭向右點動四次，記錄此時千分表讀數(shù)的絕對值，記為x1，并計算x1 與0.05mm的差值的絕對值，記為x2。3）然后再使機頭向左點動四次，觀察千分表指針是否回到“0”位，記錄此時千分表讀數(shù)的絕對值，用x3 表示。4）比較x2、 x3的大小，選取兩者中較大的數(shù)值作為X軸正反向靈敏度。圖 6-1Y 軸正反向靈敏度Y 軸的正反向靈敏度與X 軸正反向靈敏度的測量方法相同，只是千分表測桿接觸的是 TOC o 1-5 h z 夾緊套正面，具體見圖6-2 。1）如圖 6-2 所示，使千分表表頭與夾緊套正面最下端接觸，測桿應(yīng)盡量與夾緊套正面垂直，測桿壓縮0.15mm左右。旋轉(zhuǎn)表盤使指針指向“0”位。2）將XY步長設(shè)定為0.013mm，先將機頭向前點動四次，記錄此時千分表讀數(shù)的絕對值，記