機床精度綜合檢測

機床精度綜合檢測課件第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日學習典型零件的精度標準及測量方法。要求掌握機床精度的理論知識，能比較熟練的通過測量儀器對典型機床進行綜合檢驗，并且能夠做基本的數(shù)據(jù)處理。討論的內(nèi)容有機床精度標準，機械加工精度的相關知識，CA6140車床的導軌及主軸的動、靜精度檢測。本項提要第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日車床簡介車床是指以工件旋轉(zhuǎn)為主運動，車刀移動為進給運動加工回轉(zhuǎn)表面的機床。它可用于加工各種回轉(zhuǎn)成型面，例如：內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、內(nèi)外螺紋以及端面、溝槽、滾花等。它是金屬切削機床中使用最廣，生產(chǎn)歷史最久，品種最多的一種機床。車床的種類型號很多，按其用途，結(jié)構(gòu)可分為：儀表車床、臥式車床、單軸自動車床、多軸自動和半自動車床、轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、多刀半自動車床、專門化車床等。近年來，計算機技術被廣泛運用到機床制造業(yè)，隨之出現(xiàn)了數(shù)控車床、車削加工中心等機電一體化的產(chǎn)品。第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日CA6140臥式車床第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日車床標準車床標準較為完善。有國家標準、行業(yè)標準等以及作為制造廠內(nèi)控標準使用的企業(yè)標準，供需雙方在合同上規(guī)定的技術條款和特殊要求也是檢驗依據(jù)。車床的相關標準，專業(yè)標準和產(chǎn)品分等標準齊全。第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日主要標準有：GB6477.3-86《金屬切削機床術語機床》GB5268-85《車床刀架裝刀槽高度》ZBJ53019-90、JB/T5598-91《儀表車床參數(shù)與系列型譜》JB4135-85《儀表車床精度》JB/T4136-96《儀表車床技術條件》JB4138-85《精整車床精度》JB3754-84《單軸縱切自動車床參數(shù)》JB1464-94《單軸縱切自動車床精度》JB/T54012-93《單軸縱切自動車床技術條件》第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日ZBJ53010—89《單軸自動車床技術條件》JB3644-84、4321-84《臥式多軸自動車床精度、技術條件》JB/T5762-91、JB/T5597-91《轉(zhuǎn)塔車床參數(shù)與系列型譜》GB4683-93、ZBJ53011-89《轉(zhuǎn)塔車床精度、技術條件》ZBJ53009-89、ZB/Z123-76《立式車床參數(shù)與系列型譜》JB4116-96《單柱雙柱立式車床精度》JB/T3317-93、JB/T6590-93《卡盤多刀車床參數(shù)與系列型譜》ZBJ5307-90、ZBJ53018-90《卡盤多刀車床精度、技術條件》第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日GB1582-93、JB/T6085-92《臥式車床參數(shù)與系列型譜》GB/T4020-97等效ISO1708：1989、JB/T2322-93《臥式車床精度、技術條件》JB/GQ1125-88、JB/GQ1126-88《簡式數(shù)控臥式車床精度、技術條件》JB4369-86、JBn4368-86《數(shù)控臥式車床精度、技術條件》JB4117-85《重型臥式車床精度》JB/T3849.1～3849.2-94《仿形車床精度、技術條件》進行檢驗時，還須參照JB2670-82《金屬切削機床檢驗通則》第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日車床精度檢驗檢驗時，除按照相關標準和制造驗收技術要求進行外觀檢查外，主要應進行精度和性能檢驗。機床的精度是設計裝配質(zhì)量的體現(xiàn)，是設備性能的保證，各類車床的精度檢驗項目有20項左右，可歸納為：幾何精度，即機床基礎件的精度，它是決定加工性能的基本條件。主要包括：床身導軌的直線度、主軸回轉(zhuǎn)精度、溜板、尾座等移動部件的移動方向與導軌、主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度或垂直度等。第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日傳動精度，是指內(nèi)聯(lián)系統(tǒng)傳動鏈兩端件運動相互關系的準確度，車床主要是指主軸和絲杠間傳動鏈精度。定位精度，是指機床某運動部件從某一位置到達預定的另一理論位置和運動所達實際位置的差值。工作精度，即機床加工精度，包括：精車外圓的圓度，即在縱截面內(nèi)直徑的一致性、精車端面的平面度和精車螺紋的螺距累積誤差等。第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日1、影響加工精度的因素原始誤差及分類零件的機械加工是在由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)中進行的。

工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。原始誤差的存在，使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關系或速度關系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。原始誤差的分類歸納如下。

若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負荷的情況下檢驗的，稱為工藝系統(tǒng)靜誤差；若在有切削負荷情況下產(chǎn)生的則稱為工藝系統(tǒng)動誤差。機械加工精度介紹第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日

圖6.1

為活塞銷孔精鏜工序中的各種原始誤差：

由于定位基準不是設計基準而產(chǎn)生的定位誤差;

由于夾緊力過大而產(chǎn)生的夾緊誤差屬工件裝夾誤差；

機床制造或使用中的磨損產(chǎn)生的導軌誤差屬于機床誤差；

調(diào)整刀具與工件之間位置而產(chǎn)生的對刀誤差屬調(diào)整誤差；

由于切削熱、摩擦熱等因素的影響而產(chǎn)生的機床熱變形屬

于工藝系統(tǒng)熱變形;

還有加工過程中的刀具磨損;

加工完畢測量工序尺寸時,由于測量方法和量具本身的誤差而產(chǎn)生的測量誤差。原始誤差舉例第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日各種原始誤差的大小和方向各有不相同，而加工誤差則必須在工序尺寸方向上測量。所以原始誤差的方向不同時對加工誤差的影響也不同。圖6．2（或觀看動畫）以車削為例說明原始誤差與加工誤差的關系。圖中實線為刀尖正確位置，虛線為誤差位置。

原始誤差的方向不同時對加工誤差的影響也不同。把對加工誤差影響最大的那個方向（即通過刀刃的加工表面的法線方向）稱為誤差敏感方向。

（6．1）

（6．2）誤差的敏感方向第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日加工原理誤差

加工原理誤差

加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理誤差是由于采用了近似的切削運動或近似的切削刃形狀所產(chǎn)生的加工誤差。為了獲得規(guī)定的加工表面，要求切削刃完全符合理論曲線的形狀，刀具和工件之間必須作相對準確的切削運動。但往往為了簡化機床或刀具的設計與制造，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允許的范圍內(nèi)存在一定的原理誤差。第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2、機床誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差概念機床誤差是指在無切削負荷下，來自機床本身制造誤差、安裝誤差和磨損，主要包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差、傳動鏈誤差。

2.1主軸回轉(zhuǎn)誤差

（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念

理論上機床主軸回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)軸線的空間位置是固定不變的，即它的瞬時速度為零。而實際主軸系統(tǒng)中存在著各種影響因素，使主軸回轉(zhuǎn)軸線的位置發(fā)生變化。將主軸實際回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線漂移在誤差敏感方向上的最大變動量稱為主軸回轉(zhuǎn)誤差。第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日主軸回轉(zhuǎn)誤差分類及影響因素主軸回轉(zhuǎn)誤差可分為如圖6．3所示的三種基本類型：

純徑向跳動：實際回轉(zhuǎn)軸線始終平行于理想回轉(zhuǎn)軸線，在一個平面內(nèi)作等幅的跳動。

純軸向竄動：實際回轉(zhuǎn)軸線始終沿理想回轉(zhuǎn)軸線作等幅的竄動。

純角度擺動：實際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線始終成一傾角，在一個平面上作等幅擺動，且交點位置不變。

第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素

一是主軸軸頸與支承座孔的圓度誤差，波度和同軸度、止推面或軸肩與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差。二是滑動軸承軸頸和軸承孔的圓度、波度和同軸度、端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度；或滾動軸承滾道的圓度、波度、滾動體的圓度誤差和尺寸誤差，滾道與軸承內(nèi)孔的同軸度誤差(如圖6.4);軸承間隙及止推滾動軸承的滾道與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差等。第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響不同型式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響是不同的；而同一類型的回轉(zhuǎn)誤差在不同的加工方式中的影響也不相同。如圖6.5、6.6、6.7、6.8和表6.1所示。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式車床上車削鏜床上鏜削內(nèi)、外圓端面螺紋孔端面純徑向跳動影響極小無影響圓度誤差無影響純軸向竄動無影響平面度誤差垂直度誤差螺距誤差無影響平面度誤差垂直度誤差純角度擺動圓柱度誤差形響極小螺距誤差圓柱度誤差平面度誤差表6．1機床主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的加工誤差第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2.2導軌誤差

導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差機床導軌是機床主要部件的相對位置及運動的基準，導軌誤差將直接影響加工精度。(1)導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差臥式車床或外圓磨床的導軌垂直面內(nèi)有直線度誤差ΔZ如圖6.9(a)，使刀尖運動軌跡產(chǎn)生直線度誤差ΔZ，由于是誤差非敏感方向，零件的加工誤差ΔR≈ΔZ2／2R可忽略不計。而平面磨床、尤門刨床這時是誤差敏感方向，所以導軌誤差將直接反映到被加工的零件上。第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差(2)導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差臥式車床或外圓磨床的導軌水平面內(nèi)有直線度誤差△Y如圖6.9(b)，將使刀尖的直線運動軌跡產(chǎn)生同樣的直線度誤差ΔY，由于是誤差敏感方向，工件的加工誤差△R＝△Y，造成零件的圓柱度誤差。對平面磨床和龍門刨床，導軌水平方向為誤差非敏感方向，加工誤差可忽略。第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日導軌的平行度誤差

（6.3）一般車床H/B≈2/3，外圓磨床H/B≈1。因此這項原始誤差對加工精度的影響不能忽略。(3)前后導軌的平行度(扭曲)當臥式車床或外圓磨床的前后導軌存在平行度誤差(扭曲)時(見圖6.10)，刀具和工件之間的相對位置發(fā)生了變化，結(jié)果引起了工件的形狀誤差。在垂直于縱向走刀的某一截面內(nèi)，若前后導軌的平行度誤差頭△Z，則零件的半徑誤差為：第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日(4)導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差若車床導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)有平行度誤差，車出的內(nèi)外圓柱面產(chǎn)生錐度；若在垂直面內(nèi)有平行度誤差，則圓柱面成雙曲線回轉(zhuǎn)體如圖6.11，因是誤差非敏感方向故可忽略。第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日實驗部分機床幾何精度檢驗

一、實驗目的：通過對CA6140普通車床主要幾何精度的檢驗，掌握機床主要幾何精度檢驗的基本方法和初步的操作技能。通過實驗，了解被實驗機床的幾何精度狀況和加工精度的關系。第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、實驗內(nèi)容：

本實驗檢驗以下幾項：床身導軌在垂直平面內(nèi)的直線度和導軌在同一平面內(nèi)。溜板移動在水平面內(nèi)的直線度。主軸定心軸頸的徑向跳動、主軸軸肩支承面的跳動和主軸的軸向竄動。主軸軸線對溜板移動的平行度。絲杠的軸向竄動。第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日三、實驗要求：

對每項幾何精度要檢驗出具體數(shù)值并進行必要的計算、作圖和分析。將實測數(shù)值與機床精度檢驗標準要求的數(shù)值進行比較，對被測機床的主要幾何精度作出鑒定。第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日四、實驗用儀器和工具：圓柱檢驗棒（500mm長），錐柄圓柱檢驗棒（300mm長）。千分表、平頭千分表、磁性千分表座各一只、鋼球一個。框式水平儀（0.02/100）一臺。第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日五、檢驗方法現(xiàn)場實際操作演示，配合錄像多媒體教學六、數(shù)據(jù)處理整理、分析相關試驗數(shù)據(jù)，完成實驗報告第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日謝謝！本章結(jié)束第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日

原始誤差

加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機床誤差刀具制造誤差夾具誤差工件裝夾誤差工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損殘余應力引起變形測量誤差工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)靜誤差

工藝系統(tǒng)動誤差圖例第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日圖6.1活塞銷孔精鏜工序中的原始誤差圖例第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日dΔRR+ΔRRΔYoDΔRΔZ圖6.2

原始誤差與加工誤差的關系圖例第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日圖例第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日圖例圖6.3機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的類型Ⅰ-