數(shù)控機(jī)床位置精度檢測(cè)

【知識(shí)準(zhǔn)備】一、數(shù)控車床位置精度檢測(cè)二、數(shù)控銑床位置精度檢測(cè)【任務(wù)實(shí)施】【實(shí)訓(xùn)任務(wù)書】【知識(shí)拓展】一、數(shù)控機(jī)床的工作精度檢測(cè)二、球桿儀【思考與練習(xí)】任務(wù)3數(shù)控機(jī)床位置精度檢測(cè)1位置精度就是指機(jī)床刀具趨近目標(biāo)位置的能力，是通過對(duì)測(cè)量值進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析處理后得出來的結(jié)果。一般由定位精度、重復(fù)定位精度及反向間隙三部分組成。數(shù)控機(jī)床位置精度主要檢測(cè)內(nèi)容有：任務(wù)3數(shù)控機(jī)床位置精度檢測(cè)21）各直線運(yùn)動(dòng)軸的定位精度(包括X、Y、Z、U、V、W軸)。2）各直線運(yùn)動(dòng)軸的重復(fù)定位精度。3）直線運(yùn)動(dòng)各坐標(biāo)軸機(jī)械原點(diǎn)的返回精度。4）直線運(yùn)動(dòng)各坐標(biāo)軸的反向誤差。5）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）的定位精度。6）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）的重復(fù)定位精度。7）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的反向誤差。8）回轉(zhuǎn)軸原點(diǎn)的返回精度。任務(wù)3數(shù)控機(jī)床位置精度檢測(cè)3一、數(shù)控車床位置精度檢測(cè)1.標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)原理（1）標(biāo)準(zhǔn)定位精度和重復(fù)定位精度的確定——國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17421.2—2000評(píng)定方法1）軸線行程（axistravel）2）測(cè)量行程（measurementtravel）3）目標(biāo)位置（targetposition）Pi

4）實(shí)際位置（actualposition）Pij（i=0～m，j=1～n）【知識(shí)準(zhǔn)備】45）位置偏差6）單向7）雙向8）擴(kuò)展不確定度9）覆蓋因子10）某一位置的單向平均位置偏差11）某一位置的雙向平均位置偏差12）某一位置的反向差值（（1）標(biāo)準(zhǔn)513）軸線反向差值(reversalvalueofanaxis)B14）軸線平均反向差值（meanreversalvalueofanaxis)15）在某一位置的單向定位標(biāo)準(zhǔn)不確定度的估算值16）在某一位置的單向重復(fù)定位精度（unidirectionalrepeatabilityofpositioningataposition）（1）標(biāo)準(zhǔn)617）某一位置的雙向重復(fù)定位精度（bidirectionalrepeatabilityofpositioningataposition）Ri

18）軸線單向重復(fù)定位精度(unidirectionalrepeatabilityofpositioning）以及軸線雙向重復(fù)定位精度(bidirectionalrepeatabilityofpositioningRofanaxis)R19）軸線單向定位精度(unidirectionalaccuracyofpositioningofanaxis)20）軸線雙向定位精度（bidirectionalaccuracyofpositioningofanaxis）A（1）標(biāo)準(zhǔn)7（2）檢測(cè)原理

位置精度的測(cè)量儀器可以用激光干涉儀和步距規(guī)。位置精度一般是在機(jī)床和工作臺(tái)空載條件下進(jìn)行，按國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的規(guī)定(ISO標(biāo)準(zhǔn))，用激光干涉儀檢測(cè)。步距規(guī)測(cè)量位置精度，因其操作簡單而在批量生產(chǎn)中被廣泛采用，后面舉例說明數(shù)控車床使用步距規(guī)測(cè)試Z軸位置精度的方法。定位誤差檢測(cè)完成后要通過計(jì)算，進(jìn)行螺距補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償。

8標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)循環(huán)圖見圖2-20。92.步距規(guī)步距規(guī)見圖2-21。尺寸P1、P2、…P5按93mm間距設(shè)計(jì)，加工后測(cè)量出P1、P2、…P5的實(shí)際尺寸作為定位精度檢測(cè)時(shí)的目標(biāo)位置坐標(biāo)（測(cè)量基準(zhǔn)），見圖2-22。圖2-21步距規(guī)圖2-22步距規(guī)尺寸10圖2-22中步距規(guī)的實(shí)際尺寸見表2-14。表2-14步距規(guī)的實(shí)際尺寸113.數(shù)控機(jī)床位置精度測(cè)試及補(bǔ)償4.數(shù)控車床位置精度的檢測(cè)（1）數(shù)控車床位置精度的檢測(cè)項(xiàng)目JB/T8324.1-1996《簡式數(shù)控臥式車床精度》的標(biāo)準(zhǔn)中G19項(xiàng)Z軸和X軸的位置精度，包括重復(fù)定位精度R、反向偏差B、定位精度，其檢驗(yàn)方法見表2-15。12表2-15數(shù)控車床定位精度的檢測(cè)13

（2）數(shù)控車床CAK3665sj的Z軸位置精度檢測(cè)1）具體測(cè)試過程以配置華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床Z軸位置精度測(cè)量為例。測(cè)量時(shí)，將步距規(guī)置于前后頂尖上，見圖2-23，令Z軸回零；按標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)圖測(cè)量5次，將各點(diǎn)讀數(shù)（單向位置偏差）記錄在記錄表中，按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可確定數(shù)控車床Z軸的重復(fù)定位精度、反向間隙和定位精度。14圖2-23用步距規(guī)測(cè)量數(shù)控車床的定位精度152）測(cè)試步驟在首次測(cè)量前，開機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)（華中數(shù)控HNC-21T），見圖2-24，移動(dòng)光標(biāo)選擇“2軸”回車，即進(jìn)入系統(tǒng)Z軸補(bǔ)償參數(shù)界面，將系統(tǒng)的反向間隙、螺距補(bǔ)償參數(shù)全部設(shè)置為零，按“Esc”鍵，界面出現(xiàn)對(duì)話框“是否保存修改參數(shù)？”，按“Y”鍵后保存修改后的參數(shù)。16圖2-24F4軸補(bǔ)償值參數(shù)173）編制用步距規(guī)的測(cè)試程序%1G92X0Z0G01X15F3000G01Z5G01Z0G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-93.009G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-186.033G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-279.039G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-372.048G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-376G01Z-372.048G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-279.039G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-186.033G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z-93.009G01X0F300G04X2G01X15F3000G01Z0G01X0F300G04X2M30184）數(shù)據(jù)處理。按“定位精度和重復(fù)定位精度的確定----國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17421.2—2000評(píng)定方法”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出全部數(shù)值，完成誤差補(bǔ)償。5）若按單向補(bǔ)償，補(bǔ)償后，按上述測(cè)試步驟和測(cè)試程序，再次進(jìn)行位置精度的測(cè)量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)算出Z軸單向補(bǔ)償后的定位精度和重復(fù)定位精度。19

6）以數(shù)控車床CAK3665sj的Z軸測(cè)試為例，檢測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)見表2-16。表2-16無補(bǔ)償?shù)臄?shù)控車床Z軸位置精度檢測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)測(cè)量記錄機(jī)床型號(hào)CAK3665sj機(jī)床編號(hào)A30900240測(cè)試軸Z軸補(bǔ)償狀態(tài)無補(bǔ)償環(huán)境溫度25℃濕度30%測(cè)試者1組測(cè)試日期2009.6.24序號(hào)12345目標(biāo)位置Pi/mm0-93.009-186.033-279.039-372.048趨近方向↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓位置偏差Xij/μmj=123450-35-1-30-8-37+1-30+5-30-2-35-1-30-8-37+1-30+5-30-1-35-1-30-8-37+1-30+5-30-1-35-1-30-8-37+1-30+4-30-1-35-1-30-8-370-30+4-3020數(shù)據(jù)處理結(jié)果單向平均位置偏差/μm-1-35-1-30-8-37+0.8-30+4.6-30標(biāo)準(zhǔn)不確定度Si/μm0.71000000.4500.5502Si/μm1.42000000.901.10-2Si/μm-2.42-35-1-30-8-37-0.1-303.5-30+2Si/μm0.42-35-1-30-8-371.7-305.7-30單向重復(fù)定位偏差Ri-4Si/μm32.5635.422929292930.0830.9834.635.7反向差值Bi/μm34292930.0834.6雙向重復(fù)定位精度Ri/μm35.42292930.9835.7雙向平均位置偏差/μm-18-15.5-22.5-14.6-12.7標(biāo)準(zhǔn)GB/T17421.2—2000方向單向↑單向↓雙向定位精度A/mm0.01370.04270.0427重復(fù)定位精度R/mm0.0028400.0357平均反向差值/mm0.031336表2-16無補(bǔ)償?shù)臄?shù)控車床Z軸位置精度檢測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)（續(xù)）21通過計(jì)算，填寫單向補(bǔ)償參數(shù)表，見表2-17。表2-17單向補(bǔ)償參數(shù)表22補(bǔ)償后，按無補(bǔ)償?shù)臏y(cè)試步驟和測(cè)試程序，再次進(jìn)行位置精度的測(cè)量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，見表2-18。表2-18補(bǔ)償后的數(shù)控車床Z軸位置精度檢測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)測(cè)量記錄機(jī)床型號(hào)CAK3665sj機(jī)床編號(hào)A30900240測(cè)試軸Z軸補(bǔ)償狀態(tài)單向補(bǔ)償環(huán)境溫度25℃濕度30%測(cè)試者1組測(cè)試日期2009.6.24序號(hào)12345目標(biāo)位置Pi/mm0-93.009-186.033-279.039-372.048趨近方向↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓位置偏差Xij/μmj=123450-204020-10-50-22402-200-50-22402000-50-22402-200-50-22402-20-2-523數(shù)據(jù)處理結(jié)果單向平均位置偏差/μm0-21.6402-1.2-0.2-0.4-5標(biāo)準(zhǔn)不確定度Si/μm000.890001.10.450.8902Si/μm001.780002.20.91.780-2Si/μm0-2-0.18402-3.4-1.1-2.18-5+2Si/μm0-23.3840210.71.34-5單向重復(fù)定位偏差Ri-4Si/μm221.024.58221.815.42.826.38反向差值Bi/μm2-2.4-2-14.6雙向重復(fù)定位精度Ri/μm24.1826.216.38雙向平均位置偏差/μm-12.81-0.7-2.7標(biāo)準(zhǔn)GB/T17421.2—2000方向單向↑單向↓雙向定位精度A/mm0.006780.008380.00838重復(fù)定位精度R/mm--0.00638平均反向差值/mm0.0012表2-18補(bǔ)償后的數(shù)控車床Z軸位置精度檢測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)（續(xù)）24二、數(shù)控銑床位置精度檢測(cè)“GB/T20958.2-2007數(shù)控床身銑床檢驗(yàn)條件精度檢驗(yàn)第2部分:立式銑床”標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)控銑床定位精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)方法見表2-19。表2-19數(shù)控銑床的定位精度檢驗(yàn)252627實(shí)訓(xùn)任務(wù)書1.任務(wù)書（1）用步距規(guī)完成數(shù)控車床的Z軸位置精度測(cè)試。1）完成數(shù)控車床的Z軸位置精度測(cè)試，填寫表2-21。表2-21數(shù)控車床的Z軸位置精度測(cè)試表2829302）進(jìn)入華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)Z軸補(bǔ)償參數(shù)界面，輸入單向補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)，填寫檢測(cè)補(bǔ)償參數(shù)表2-22。表2-22單向補(bǔ)償參數(shù)表31323）輸入數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償參數(shù)，再測(cè)量補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)填寫表2-23，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出相關(guān)的誤差值。表2-23補(bǔ)償后的數(shù)控車床Z軸位置精度檢測(cè)333435（2）用步距規(guī)完成數(shù)控銑床的X軸位置精度測(cè)試提示：將步距規(guī)置于工作臺(tái)中間位置，注意步距規(guī)的方向，用壓板輕輕地固定，并用杠桿百分表將步距規(guī)軸線與X坐標(biāo)軸導(dǎo)軌校平行，平行度允差0.02mm。操作工作臺(tái)沿X坐標(biāo)軸回零，Y軸置于行程中間位置；將杠桿百分表固定在主軸箱上（不移動(dòng)），表頭接觸在第1點(diǎn)，表針置零。將工作方式置于“單段”，進(jìn)給修調(diào)置于“100%”，運(yùn)行檢測(cè)程序，當(dāng)程序執(zhí)行到第1次測(cè)量的暫停語句時(shí)，將表針再次置零，再將工作方式置于“自動(dòng)”后，按“循環(huán)啟動(dòng)”開始逐一測(cè)量，在測(cè)量完成前不應(yīng)調(diào)整杠桿百分表表針。測(cè)量5個(gè)循環(huán)，并將讀數(shù)記錄到“測(cè)試記錄表”中。停止運(yùn)行，將表頭移開測(cè)量面。自行設(shè)計(jì)表格，完成數(shù)控銑床的X軸位置精度的檢測(cè)和計(jì)算。36【知識(shí)拓展】一、數(shù)控機(jī)床的工作精度檢測(cè)機(jī)床質(zhì)量的好與壞，其最終的考核標(biāo)準(zhǔn)還是看該機(jī)床加工零件的質(zhì)量如何，以該機(jī)床的加工精度為準(zhǔn)。一般對(duì)一個(gè)綜合試件的加工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體要求見數(shù)控車床和數(shù)控銑床的工作精度檢驗(yàn)表。1.數(shù)控車床的工作精度檢測(cè)沈陽第一機(jī)床廠數(shù)控車床CAK3665sj的工作精度檢驗(yàn)見表2-24。37表2-24數(shù)控車床的工作精度檢測(cè)結(jié)果38392.數(shù)控銑床的工作精度檢驗(yàn)“GB/T20958.2-2007數(shù)控床身銑床檢驗(yàn)條件精度檢驗(yàn)第2部分:立式銑床”標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)控銑床工作精度的檢驗(yàn)見表2-25。表2-25數(shù)控銑床工作精度的檢驗(yàn)404142表2-25數(shù)控銑床工作精度的檢驗(yàn)（續(xù)）43二、球桿儀雷尼紹公司的球桿儀不僅能快速檢測(cè)數(shù)控機(jī)床兩軸聯(lián)動(dòng)誤差，還可作為數(shù)控機(jī)床故障分析的一種工具。1.球桿儀的原理球桿儀是由一安裝在可伸縮的纖維桿內(nèi)的高精度位移傳感器構(gòu)成，該傳感器包括兩個(gè)線圈和一個(gè)可移動(dòng)的內(nèi)桿，其工作原理是安裝在可伸縮的纖維桿內(nèi)的高精度位移傳感器可測(cè)量桿長的變化，球桿兩頭的距離是設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)長度，桿的一頭是高精度球，另一頭是帶有磁性的三點(diǎn)接觸的支座，從桿內(nèi)引出的信號(hào)線將位移傳感器測(cè)得的長度變化信息送入采集卡，采集的數(shù)據(jù)再輸入計(jì)算機(jī)，通過分析采集的數(shù)據(jù)得到機(jī)床