数控机床精度检验.docx

1、数控机床精度检验数控机床精度检测数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证，数控机床精度包括几何精度和切削精度。另一方面，数控机床各项性能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使用。因此，数控机床精度检验对初始使用的数控机床及维修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。1、 检验所用的工具1.1、水平仪水平：0.04mm/1000mm 扭曲：0.02mm/1000mm水平仪的使用和读数水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的直线度、平面度和设备安装的水平性、垂直性。使用方法： 测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面，待气泡完全静止后方可读数。水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜值，如

2、需测量长度为L的实际倾斜值可以通过下式进行计算：实际倾斜值=分度值L偏差格数水平仪的读数：水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡移动方向和水平移动方向相同时读数为正值，相反时为负值。1.2、千分表 1.3、莫氏检验棒2、检验内容2.1、相关标准（例） 加工中心检验条件 第2部分：立式加工中心几何精度检验 JB/T8771.2-1998 加工中心检验条件 第7部分：精加工试件精度检验 JB/T8771.7-1998 加工中心检验条件 第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验JB/T8771.4-1998 机床检验通则 第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定JB/T17421.2

3、-2000加工中心技术条件 JB/T8801-19982.2、检验内容精度检验内容主要包括数控机床的几何精度、定位精度和切削精度。2.2.1、数控机床几何精度的检测机床的几何精度是指机床某些基础零件本身的几何形状精度、相互位置的几何精度及其相对运动的几何精度。机床的几何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后几何形状误差。数控机床的基本性能检验与普通机床的检验方法差不多，使用的检测工具和方法也相似，每一项要独立检验，但要求更高。所使用的检测工具精度必须比所检测的精度高一级。其检测项目主要有：直线度 一条线在一个平面或空间内的直线度，如数控卧式车床床身导轨的直线度。 部件的直线度，如数控升降

4、台铣床工作台纵向基准T形槽的直线度。 运动的直线度，如立式加工中心X轴轴线运动的直线度。 平面度（如立式加工中心工作台面的平面度） 测量方法有：平板法、平板和指示器法、平尺法、精密水平仪法和光学法。 平行度、等距度、重合度 线和面的平行度，如数控卧式车床顶尖轴线对主刀架溜板移动的平行度。运动的平行度，如立式加工中心工作台面和X轴轴线间的平行度。等距度，如立式加工中心定位孔与工作台回转轴线的等距度。同轴度或重合度，如数控卧式车床工具孔轴线与主轴轴线的重合度。垂直度 直线和平面的垂直度，如立式加工中心主轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度； 运动的垂直度，如立式加工中心Z轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度。

5、 旋转 径向跳动，如数控卧式车床或主轴定位孔的径向跳动。 周期性轴向窜动,如数控卧式车床主轴的周期性轴向窜动。 端面跳动，如数控卧式车床主轴的卡判定位端面的跳动。2.2.2、机床的定位精度检验数控机床的定位精度是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。根据实测的定位精度数值判断机床是否合格。其内容有：各进给轴直线运动精度。直线运动重复定位精度。直线运动轴机械回零点的返回精度。刀架回转精度。2.2.3、机床的切削精度检验机床的切削精检验，又称为动态精度检验，其实质是对机床的几何精度和定位精度在切削时的综合检验。其内容可分为单项切削精度检验和综合试件检验：单项切削精度检验包括：直线切削

6、精度、平面切削精度、圆弧的圆度、圆柱度、尾座套筒轴线对溜板移动的平行度、螺纹检测等综合试件检验：根据单项切削精度检验的内容，设计一个具有包括大部分单项切削内容的工件进行试切加工，来确定机床的切削精度。2.2.4、数控车床基本检验项目表 数控车床基本检验项目序号检测内容检测方法允许误差/mm实测误差1床身导轨调水平纵向导轨在垂直平面内的直线度0020（凸）局部公差：在任意250长度上测量为0.075横向导轨的平行度0.04/10002溜板移动在水平面内的直线度0.023尾座移动对溜板移动的平行度:a:在垂直平面内b:在水平面内1. 03局部公差:在任意500测量长度上为0.024主轴a:主轴的轴

7、向窜动b:主轴轴肩支承面的跳动a:0.01b:0.02(包括轴向窜动)序号检测内容检测方法允许误差/mm实测误差5主轴定心轴颈的径向跳动0.016主轴锥孔轴线的径向跳动a:靠近主轴端面b:距离主轴端面300mm处a:0.01b:0.027主轴轴线对溜板移动的平行度a:在垂直平面内b:在水平内(测量长度为200mm)a:在300测量长为0.02(只许向上偏)b:0.015(只许向上偏)8顶尖的跳动0.0159尾座套筒轴线对溜板移动的平行度a:在垂直平面内b:在水平面内a:在100测量长度上为0.015(只许向上偏)b:在100测量长度为0.01(只许向前偏)序号检测内容检测方法允许误差/mm实测

8、误差10尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度a:在垂直平面内b:在水平面内(测量长度为200mm)a：在300测量长度上为0.03(只许向上偏)b:0.03(只许向前偏)11两顶针主轴和尾座两顶尖的等高0.05 0.02(只许尾座高)12刀架回转的重复定位精度0.0113重复定位精度Z轴0.015X轴0.01序号检测内容检测方法许误差/mm实测误差14定位精度Z轴0.045X轴0.04P1精车外圆的精度a:圆度b:在纵截面内直径一致性a:0.005b:在200测量长度上为0.03P2精车端面的平面度300直径上为0.02(只许凹)P3螺纹L 2dd约为Z轴丝杆直径螺距不超过Z轴丝杆螺距之半任意6

9、0 mm测量长度螺距累积误差的允差为0.02mm注 ： P1、P3试切件为钢材 P2试件为铸铁3、实例分析一（以数车为例）3.1、床身导轨的直线度3.1.1、纵向导轨调平后，床身导轨在垂直平面内的直线度检验工具：精密水平仪 检验方法：如 0001 所示，水平仪沿 Z 轴向放在溜板上，沿导轨全长等距离地在各位置上检验，记录水平仪的读数，算出床身导轨在垂直平面内的直线度误差。 图00013.1.2、横向导轨调平后，床身导轨的直线度检验工具：精密水平仪 检验方法：如 0002 所示，水平仪沿 X 轴向放在溜板上，在导轨上移动溜板，记录水平仪读数，其读数最大值即为床身导轨的平行度误差。 图0002全长

10、的直线度误差：曲线相对其两端连线的最大坐标值。导轨全长的直线度误差 全为：(BB误差曲线中的最大误差格数，例：2.8格)全=BB水平仪规格被测时的每次移动距离 = 2.8 0.02/1000 250=0.0140.0140.02（直线度全程允许公差）这台车床床导轨在垂直平面内的直线度检验合格国标：在5001000长度内只许凸起0.023.2、溜板在水平面内移动的平行度检验工具：指示器和检验棒，百分表和平尺检验方法：如 0003 所示，将直验棒顶在主轴和尾座顶尖上；再将百分表固定在溜板上，百分表水平触及验棒母线；全程移动溜板，调整尾座，使百分表在行程两端读数相等，检测溜板移动在水平面内的平行度误

11、差。 图00033.3、尾座移动对溜板移动的平行度 垂直平面内尾座移动对溜板移动的平行度 水平面内尾座移动对溜板移动的平行度 检验工具：百分表 检验方法： 如 0004 0005所示 ，将尾座套筒伸出后，按正常工作状态锁紧，同时使尾座尽可能的靠近溜板，把安装在溜板上的第二个百分表相对于尾座套筒的端面调整为零；溜板移动时也要手动移动尾座直至第二个百分表的读数为零，使尾座与溜板相对距离保持不变。按此法使溜板和尾座全行程移动，只要第二个百分表的读数始终为零，则第一个百分表相应指示出平行度误差。或沿行程在每隔 300mm 处记录第一个百分表读数，百分表读数的最大差值即为平行度误差。第一个指示器分别在图

12、中 ab 位置测量，误差单独计算。 图0004图00053.、主轴跳动主轴的轴向窜动 主轴的轴肩支承面的跳动 检验工具：百分表和专用装置 检验方法：用专用装置在主轴线上加力 F（F的值为消除轴向间隙的最小值），把百分表安装在机床固定部件上，然后使百分表测头沿主轴轴线分别触及专用装置的钢球和主轴轴肩支承面；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的跳动误差 。3.5、主轴定心轴颈的径向跳动 检验工具：百分表 检验方法：如 0006 所示，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直于主轴定心轴颈并触及主轴定心轴颈；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动

13、误差 图00063.、主轴锥孔轴线的径向跳动 检验工具：百分表和验棒 检验方法：如图0007，将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大读数差值，在 a、b 处分别测量。标记检棒与主轴的圆周方向的相对位置，取下检棒，同向分别旋转检棒 90 度、 180 度、 270 度后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。取次检测的平均值即为主轴锥孔轴线的径向跳动误差。图00073.、主轴轴线（对溜板移动）的平行度 检验工具：百分表和验棒 检验方法：如图0007将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在溜板（或刀架）上，然后：（）使百分表测头垂

14、直在平面触及被测表面（验棒），移动溜板，记录百分表的最大读数差值及方向；旋转主轴 180 度，重复测量一次，取两次读数的算术平均值作为在垂直平面内主轴轴线对溜板移动的平行度误差；（）使百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面（验棒），按上述（）的方法重复测量一次，即得水平平面内主轴轴线对溜板移动的平行度误差 。图00073.、主轴顶尖的跳动 检验工具；百分表和专用顶尖 检验方法：如 0008所示，将专用顶尖插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大得数差值。 图00083.、尾座套筒轴线（对溜板移动）的平行度 检验工具：百分表 检验方法

15、；如 0009 0010所示，将尾座套筒伸出有效长度后，按正常工作状态锁紧。百分表安装在溜板（或刀架上），然后：使百分表测头在垂直平面内垂直触及被测表面（尾座筒套），移动溜板，记录百分表的最大读数差值及方向；即得在垂直平面内尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差；使百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面（尾座套筒），按上述（）的方法重复测量一次，即得在水平平面内尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差。图0009图00103.10、尾座套筒锥孔轴线（对溜板移动）的平行度 检验工具：百分表和验棒 检验方法：尾座套筒不伸出并按正常工作状态锁紧；将检验棒插在尾座套筒锥孔内，指示器安装在溜板（或刀架）上，然后：

16、把百分表测头在垂直平面内垂直触及被测表面（尾座套筒），移动溜板，记录百分表的最大读数差值及方向；取下验棒，旋转验棒 180 度后重新插入尾座套孔，重复测量一次，取两次读数的算术平均值作为在垂直平面内尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度误差；把百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面，按上述（）的方法重复测量一次，即得在水平平面内尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度误差 3.11、床头和尾座两顶尖的等高度 检验工具：百分表和验棒 检验方法：如 0011所示，将检验棒顶在床头和尾座两顶尖上，把百分表安装在溜板（或刀架）上，使百分表测头在垂直平面内垂直触及被测表面（检验棒），然后移动溜板至行程两端，移动小

17、拖板（轴），记录百分表在行程两端的最大读数值的差值，即为床头和尾座两顶尖的等高度。图00113.12、刀架转位的重复定位精度 检验工具：百分表和验棒 检验方法：把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触及被测表面（检具），在回转刀架的中心行程处记录读数，用自动循环程序使刀架退回，转位 360 度，最后返回原来的位置，记录新的读数。误差以回转刀架至少回转三周的最大和最小读数差值计。对回转刀架的每一个位置都应重复进行检验，并对每一个位置百分表都应调到零 。3.13、重复定位精度、定位精度检验工具：激光干涉仪检验方法：因为用步距规测量定位精度时操作简单，因而在批量生产中被广泛采用。无论采用哪种

18、测量仪器，在全程上的测量点数应不少于 5 点，测量间距按下式确定Pi=iP+k(P 为测量间距； k 为各目标位置时取不同的值，以获得全测量行程上各目标位置的不均匀间隔，从而保证周期误差被充分采样 。3.14、机床精度验收报告的撰写机床精度验收报告宜用表格的形式撰写，检验报告项目中必须列出检验的序号、检验类容、检测方法及示图、允许值、实测值等内容。如上数控车床基本检验项目表所示，在检测方法除了示图外还可适量增加文字说明表达检测方法过程。4、实例分析二（铣床/加工中心精度检验报告以供参考）4.1、数控铣床的的检验标准引用标准GB/T17421.1-1998 机床检验通则第一部分：在无负荷或精加工

19、条件下机床的几何精度。4.2、数控铣床的几何精度和工作精度的要求 主要针对工作台宽度3201250mm 的，一般用途的卧式和立式数控床身铣床，根据机床本身的等级，检测精度的要求也分普通级和精密级。普通级：多指精度要求不是很高的经济型数控机床；精密级：多指在加工时精度要求高的高档数控机床；4.3、检测前准备工作的要求4.3.1、参照GB/T17421.1,尤其是精度检验前的安装、主轴及其部件的空运转升温和检验方法4.3.2、参照GB/T17421.1-1998中3.1的规定，调整机床安装水平十字工作台型铣床调整安装水平时，将工作台、滑座和主轴箱等移动部件分别置于行程的中间位置，在工作台中央位置放

20、置水平仪，水平仪在纵向和横向的读数均不得超过0.030/1000mm 。立柱移动型和滑枕移动型铣床调整安装水平时，在床身导轨上放置圆检验棒（对V形导轨）或板桥（对平导轨），圆检验棒和板桥上垂直于床身导轨放一平尺。在圆检验棒、板桥和平尺上各放一个水平仪：水平仪a和导轨平行，水平仪和导轨垂直。调整导轨水平，水平仪a和b的读数均不得超过0.03/1000。4.3.3、检测内容4.3.3.1、几何精度检测G1 主轴箱垂向移动的直线度G2 工作台面对主轴箱垂向移动的垂直度：G3工作台面的平面度G4工作台面对工作台(或立柱,或滑枕)移动的平行度G5主轴端部的跳动 G6主轴锥孔轴线的径向跳动 G7主轴旋转轴

21、线对工作台面的平行度（仅适用于卧式床身铣床)G8主轴旋转轴线对工作台面的垂直度(仅适用于立式床身铣身) G9主轴旋转轴线对工作台(或立柱,或滑枕)横向移动的平行度 G10工作台中央或基准T形槽的直线度G11主轴旋转轴线对工作台中央或基准T形槽的垂直度(仅适用于卧式床身铣床)G12中央或基准T形槽对工作台纵向移动的平行度G13工作台（或立柱，或滑枕）横向移动对工作台纵向移动的垂直度G14直线运动坐标的定位精度G15直线运动坐标的重复定位精度G16直线运动坐标的平均反向值4.3.3.2、工件试切的精度：要求加工一个工件有圆、正方形、六边形、球面。普通级和精密级数控床身的几何精度和加工精度的检验项目

22、都是相同的，区别就在于在机床本身所具备的划分等级上的床身，检验同一项目时精密级的要求精度高、公差要小、还有就是用户所要求的检验项目。序号简图检验项目检验方法检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条文：5.2.3.2.1G1 a （允差） b（允差）在300测量长度上 在300测量长度上普通级精密级普通级精密级0.0160.0100.0160.010 主轴箱垂向移动的直线度：a 在机床的横向垂直平面内：b 在机床的纵向平面内：角 尺： 工作台位于行程的中间位置 角尺放在工作台面上：a横向垂直平面内b纵向垂直平面内。固定指示器，使其测头触及角尺的检验面。调整角尺，使指示器读数在测量长度

23、的两端相等。按测量长度，移动主轴箱进行检验。 a、b的误差分别计算，误差以指示器读数的最大差值计序号简图检验项目检验方法检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条文：5.5.2.2.2G2 允差ab普通级精密级普通级精密级0.016/3000.010/3000.016/3000.010/300工作台面对主轴箱垂向移动的垂直度：a 在机床的横向垂直平面内：b 在机床的纵向垂直平面内：角尺 ： 工作台位于行程中间位置。角尺放在工作台面上：a 横向垂直平面内b 纵向垂直平面内。固定指示器，使其侧头触及角尺的检验面。移动主轴箱进行检验。a、b 的误差分别计算。误差以指示器读数的最大差值计简

24、图检验项目检验方法 检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条文：5.3.2.2 5.3.2.3G3 dd-每次测量移动距离 局部公差：在任意300测量长度上普通级 精密级 0.02 0.012 工作台面的平面度水平仪 或 工作台位于行程中间位置。平尺量 ：用水平仪检验：如图，在工作台面上选择由O、A、C三点所组成的平面做为基准平面，并使两条直线OA和OC互相垂直且分别平行于工作台面的轮廓边。将水平仪放在工作台面上，采用两点连锁法，分别沿OX和OY方向移动,测量台面轮廓OA、OC上的各点，然后使水平仪沿O A、O “A”、CB移动，测量整个台面轮廓上的各点。通过作图或计算，求出各测点

25、相对于基准平面的偏差，误差以其最大与最小偏差的代数差值计。 用平尺和量块检验:按GB/T17421.1-1998中5.3.2.2规定的方法进行块简 图检验项目检验方法 检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条文：5.4.2.2.2.1G4 ab在任意300测量长度上0.0250.016在任意300测量长度上0.0250.016最大允差0.050.03工作台面对工作台(或立柱,或滑枕)移动的平行度:a.横向;b.纵向 平 尺 ： 在工作台面上放两个等高块,平尺 放在等高块上:a.横向;b.纵向.在主轴中央处固定指示器,使其测头触及平 尺的检验面.按测量长度,横向移动工作台(或立柱,或

26、滑 枕)和纵向移动工 作台进行检验. a、b的误差分别计算。误差以指示 器 读数的最大差值计。 当工作台长度大于1600mm时，则将 平尺逐次移动进行检验简 图检验项目检验方法 检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条文：G5允差普通级精密级a0.010.006b0.010.006c0.020.012主轴端部的跳动:a.主轴定心轴颈的径向跳动(用于有定心轴颈的床身铣床);b.主轴的轴向窜动;c.主轴轴肩支承面的跳动 a.5.6.1.2.2专用检验 b.5.6.2.2.1;5.6.2.2.2 棒 c.5.6.3.2 固定指示器,使其测头分别触及: a.主轴定心轴颈表面;b.插入主轴锥

27、孔中的专用检验棒端面中心处;c.主轴轴肩支承面靠近边缘处.旋转主轴进行检验. a、b、c的误差分别计算。跳动或窜动误差以指示器读数的最大差值计。 b、c项检验时，应通过主轴中心线加一个由制造厂规定的轴向力F（对已消除轴向游隙的主轴，可不加力）简 图检验项目检验方法 检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条文：5.6.1.2.3G6 允差mm 序号普通级精密级a 0.0100.006b 0.0200.012主轴锥孔轴线的径向跳动：a.靠近主轴端面；b.距主轴端面300mm处指示器 检验棒 在主轴锥孔中插入检验棒.固定指示器,使其测头触及检验棒的表面300mm处。旋转主轴进行检验。 拔

28、出检验棒，相对主轴旋转90o，重新插入主轴锥孔中，依次重复检验三次。 a、b的误差分别计算。径向跳动误差以四次测量结果的算术平均值计G7 允差mm 普通级精密级在测量3000.0160.010主轴旋转轴线对工作台面的平行度（仅适用于卧式床身铣床) 参照GB/T 17421.11998的有关条文：5.4.1.2.4检验棒 工作台位于纵向行程的中间位置. 在主轴锥孔中插入检验棒.将带有指示器的支架放在工作台面上,使指示器的测头触及检验棒的表面.按测量长度,移动支架进行检验. 将主轴旋转180o,重复检验一次. 误差以两次测量结果的代数和之半计简 图检验项目检验方法 检验工具参照GB/T 17421.11998的有关条: 5.5.1.2.1;5.5.1.2.4.2G8 允差mm序号普通级精密级a 0.016/3000.010/300b 0.016/3000.010/300主轴旋转轴线对工作台面的垂直度(仅适用于立式床身铣身):a.在机床的横向垂直平面内;b.在机床的纵向垂直平面内专用检验棒 工作台位于纵向行程的中间位置.将指示器装在插入主轴锥孔中的专用检验棒上,使其测头触及工作台面:a.横向垂直平面内;b 纵向垂直平面内。按测量长度，旋转主轴进行检验。 拔出检验棒，旋转180 o，插入主轴锥孔中，重复检验一次