机床几何精度检查方法
项目九 机床精度检测
【学习目标】
1.熟悉机床几何精度检验的内容、原理、方法和 步骤； 2.掌握仪器的使用，以及实验数据的处理，误差 曲线的绘制； 3.通过完成检测任务，了解被检验机床的几何精 度状况和加工精度关系。
【工作任务】
金工车间的CA6140卧式车床，刚刚检修完毕， 现在需要对其精度进行如下11个方面的几何精度进 行检测：
5.主轴轴向支承面的跳动 用百分表分别在相隔180°的a,b两处，旋转主轴检验，百分表两次读数 中的最大差值，尤是支承跳动的最大误差。 注：此次检验只适用于装可更换卡盘的机床
6．主轴的轴向窜动 用百分表，检验棒及钢球，旋转主轴检验，如图所示。百分表读数 的最大差值，就是轴向窜动的误差。
7．溜板移动对尾座顶尖套锥孔中心线的不平行度 用百分表，检验棒，移动溜板，分别在a上母线和b侧母线上检验，如图9-17所 示。检验时尾座的位置：溜板行程≤500mm时，尾座应紧固在车身导轨的末端 。溜板行程≤2000mm时，尾座应紧固在距主轴端约等于两倍溜板长度的地方。 顶尖套应退入尾座孔内并紧固，实际测量如图9-18所示。 将检验棒拔出，旋转180°重新插入顶尖套锥孔中，再同样检测一次，a、b的 误差分别计算。两次测量结果的代数和之半，就是不平行度的误差。
条式水平仪
（2）框式水平仪 常用的框式水平仪，如图所示，主要由框架1和弧形玻璃管主水准器2、调整水 准3组成。利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。准3组成。 利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。 水平仪的刻度值为0.02/1000，它表示将该水平仪放在1米长的平尺表面上，在 平尺右端垫起0.02mm的高度，平尺便倾斜一个4″角度，此时，水平仪正好移动 一个刻度值，如图9-5所示。在检测导轨直线度中，框式水平仪不是放在 1000mm的平尺上，而是放在200mm的平板上，那么高度 mm
数控机床的精度检测方法与标准
数控机床的精度检测方法与标准数控机床是一种高精度的机床设备，广泛应用于制造业的各个领域。
为了确保数控机床的工作精度，需要进行精度检测。
本文将介绍数控机床的精度检测方法和标准，为读者提供参考。
一、数控机床精度检测方法1. 几何精度检测几何精度是指数控机床在工作过程中，工件表面形状、位置、尺寸等与理论位置之间的差异。
常用的几何精度检测方法包括：平行度检测、垂直度检测、直线度检测等。
这些检测方法可以通过使用测量仪器（例如投影仪、三坐标测量机等）进行测量和比较，以确定数控机床是否满足工作要求。
2. 运动精度检测运动精度是指数控机床在运动中达到的位置是否准确。
常用的运动精度检测方法包括：位置误差检测、重复定位精度检测、速度误差检测等。
这些检测方法可以通过使用激光干涉仪、激光漂测仪等测量设备进行测量，以确定数控机床的运动精度是否符合要求。
3. 刚度检测刚度是指数控机床在受力时的变形情况。
常用的刚度检测方法包括：静刚度检测、动刚度检测等。
静刚度可以通过在数控机床各个部位施加力并测量其变形情况来进行检测；动刚度可以通过在数控机床运动状态下进行控制并测量位移来进行检测。
二、数控机床精度检测标准为了统一数控机床的精度检测标准，国内外制定了相应的标准，其中最有代表性的是国家标准GB/T16857-1997《数控机床精度检验方法》。
该标准规定了数控机床的几何精度、运动精度和刚度等指标的检测方法和要求。
以几何精度为例，该标准包括对工件表面形状、位置、尺寸等几何误差的检测，在该标准中，提供了一系列的测量方法，包括投影法、三坐标法、机床内检测法等。
此外，该标准还规定了几何误差的允许值，即数控机床在工作过程中允许存在的误差范围。
除了国家标准，国际标准也对数控机床的精度检测进行了规范，例如ISO 230-1和ISO 230-2等，这些标准主要用于指导和规范制造商以及使用单位在数控机床精度检测方面的操作。
近年来，随着数控机床技术的不断发展，对精度的要求也越来越高。
数控机床几何精度检验
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使百分表/千分表读数在平尺的两端相等。手轮模式
下沿X轴线移动工作台，在全行程上进行检验。记录
百分表/千分表读数的最大差值，即为在XY水平面内
X轴线运动的直线度误差
整理、清洁。准备进行下一项目检验，不用的量检具应放回规定的位置，不能随 7
意在检验区域摆放
2．检验Y轴线运动的直线度 检验Y轴线运动的直线度方法见表3-12。
录指示器的最大读数差，即分别为在平行于X轴线的
ZX垂直平面内Z轴线运动的直线度及在平行于Y轴线
的YZ垂直平面内Z轴线运动的直线度
整理、清洁。准备进行下一项目检验，不用的量检具应放回规定的位置，不能 4
随意在检验区域摆放
二、线性运动的角度偏差
线性运动的角度偏差包括X轴、Y轴和Z轴线性运动的角度偏差，现 介绍X轴线性运动的角度偏差检验方法，见表3-14。
1.检验X轴线运动的直线度
检验X轴线运动的直线度方法见表3-11。
表3-11 检验X轴线运动的直线度方法
检验项目G1
X轴线运动的直线度： a)在ZX垂直平面内； b）在XY水平面内
标准
GB/T 18400.2-2010《加工中心检验条件 第2部分：立式或带主回转轴的 万能主轴头机床几何精度检验（垂直Z轴）》规定，G1项公差为：
项目1 数控机床几何精度检验
任务三 立式加工中心几何精度检验验
项目1 数控铣床和立式加工中心几何精度检验 任务三 立式加工中心几何精度检验
国家标准GB/T 18400.2-2010《加工中心检验 条件 第2部分：立式或带主回转轴的万能主 轴头机床几何精度检验（垂直Z轴）》
一、线性运动的直线度
线性运动的直线度包括X轴、Y轴和Z轴的线性运动直线度
机床几何精度检查方法
机床几何精度检查方法1.平行度检查：平行度是指机床工作台面和滑块导轨面之间的平行度。
平行度检查方法有两种：a.对称刀法：将刀具切削平台上的两条平行的工作台面，如果产生的两个切削刃的切削痕迹平行，则说明机床的平行度良好。
b.对称检查法：通过光束反射法和光束干涉法对工作台面进行检查，当光束的反射或干涉结果在一定范围内保持平行时，可以判定机床的平行度良好。
2.垂直度检查：垂直度是指机床工作台面和滑块导轨面之间的垂直程度。
垂直度检查方法有两种：a.比较法：使用专用的垂直度测量仪器，将其与机床工作台面和滑块导轨面对准，通过读取仪器上的刻度来判断机床的垂直度。
b.三点法：在机床工作台面上选取三个非共线的点，在滑块导轨面上同样选取三个非共线的点，通过比较两组点之间的水平和垂直距离，来判断机床的垂直度。
3.线性度检查：线性度是指机床工作台面或滑块导轨面上的线段与其中一参考线之间的偏差。
线性度检查方法有两种：a.平面对法：通过在工作台面或滑块导轨面上放置一个平面平行器，将其与参考线相对齐，然后通过计算平面平行器上的刻度差来判断线性度。
b.对称法：通过在工作台面或滑块导轨面上放置两个平面平行器，并将其与参考线相对齐，然后通过比较两个平面平行器上的刻度差来判断线性度。
4.圆度检查：圆度是指工作台面或滑块导轨面上的圆形轮廓与其真实圆形轮廓之间的偏差。
圆度检查方法有两种：a.对称法：通过在工作台面或滑块导轨面上放置一个圆度仪，将其与圆形轮廓相对齐，然后通过读取仪器上的刻度来判断圆度。
b.分割法：通过固定一个参考点，并将工作台面或滑块导轨面上的圆形轮廓分割成若干等分，在每个等分处测量偏差，然后通过计算平均偏差来判断圆度。
以上是机床几何精度检查的一些常用方法，通过使用这些方法可以对机床进行全面的几何精度检查，确保机床的精度符合要求。
数控机床检修：几何精度检验 GBT 17421-1-1998 直线度测量方法
检验内容、公差测量方法、工具测量原理示意图直线度长度测量法平尺法：在垂直平面内测量平尺应尽可能放在使平尺具有最小重力挠度的两个量块上。
读数表安装在具有三个接触点的支座上并沿导向平尺作直线移动进行测量，三个接触点之一应位于垂直触及平尺的千分表杆的延伸线上。
对平尺的已知误差加以处理。
平尺法：在水平面内测量采用一根水平放置的平尺作为基准面。
读数表在与被检面接触情况下移动，并触及基准面。
放置平尺时，使其在线的两端读数相等，可直接读出该线相对于连接两端点的直线的偏差。
采取翻转法是能把作为基准面的平尺所具有的直线度偏差从测量结果中排除。
钢丝和显微镜法张紧一根直径0.1mm的钢丝，使其尽可能地平行于被检线。
对位于水平面内的MN而言，用一个垂直安装并装有水平测微移动装置的显微镜，即可读出被检线对代表测量基准的张紧钢丝在水平面XY内的偏差。
准直望远镜法当用准直望远镜检验时，所要测量的高度差a 等于望远镜轴线与标靶上显示的标记之间的距离，它可以在十字线上直接读出，或用光学测微计读出。
望远镜的光学轴线构成了测量基准。
准直激光法激光束用作为测量基准。
光束对准沿光束轴线移动的四象限光电二极管传感器。
传感器中心与光束的水平和垂直偏差被测定并传送到记录仪器。
激光干涉法测量基准由双镜反射器确定。
用激光干涉仪和专用光学组件来测定标靶对双镜反射器对称轴线的位置变化。
一条线在一个平面内的直线度在平面内的一条给定长度的线，当其上所以的点均包含在平行于该线的总方向且相对距离与允差相等的两条直线内时，则该线被认为是直线。
在空间内的一条线的直线度在空间内的一条给定长度的线，当其在给定的平行于该线的总方向的两个相互垂直平面上的投影满足平面内的直线度要求时，则认为该空间线为直线。
公差的确定在测量平面内公差 t 由通过两条相隔距离为 t 且平行于代表线 AB 的两条直线来限定。
图中的最大偏差为 MN。
L ≤ L 1, T (L) = T 1L 1 < L < L 2, T (L) = T 1 + (T 2-T 2) * (L-L 1) / (L 2 - L 1)L ≥ L 2, T (L) = T 2角度测量法精密水平仪法精密水平仪沿被检线依次放置，测量基准线为水平线。
数控机床检修：几何精度检验 GBT 17421-1-1998 平面度测量方法
检验内容、公差测量方法、工具测量原理示意图平面度确定平面或者代表面的总方向，是为了获得平面度的最小偏差，通常采用的方法有：- 一个被检平面内适当选择的三点，在靠近边缘部分上存在无关紧要的局部缺陷可以忽略不计。
- 按划分的点用最小二乘法计算的平面。
在被检面上涂上红丹或者用轻油稀释的氧化铬。
将平板放在被检面上进行恰当的往复运动，取下平板并记录被检面每单位面积接触点的分布情况。
在表面的整个范围内接触点的分布均匀，并不少于一个规定值。
这种方法适用于小尺寸较精密的平面（刮过或者磨过的平面）。
用移动平尺所得的一组直线测量首先用一些基准点建立一个理论平面。
在检验面上选择a、b、c三点作为零位标记，将三个等高块放在这三点上。
将平尺放在a、c点上，在检验面的e点放置可调量块，使其与平尺的下表面接触。
再将平尺放在b、e点上即可找到d点的偏差。
用平尺、精密水平仪和千分表测量测量基准由两根借助精密水平仪到达平行放置的平尺提供。
平尺R1、R2应有足够的刚度，使基准平尺的重量产生的挠度忽略不计。
建立一个测量基准，根据测量基准测量出偏差并加以标绘。
标绘是在有规律的方格的不同节点上进行的。
矩形表面的测量基准平面由两条直线OmX和OO'Y确定，此时O、m、O'是被检面上的三个点。
圆形轮廓表面的测量采用沿边缘的圆周和直径进行测量- 在两个垂直直径上- 在连接边缘点的正方形的四边上圆周检验：在一个均衡座A上放置水平仪，并以匀称的间隔绕平板周边移动。
直径检验：按照对一条线的直线度测量的任何一种方法进行。
用平板测量用平板和千分表测量测量装置由平板和千分表组成，千分表装在具有一个基座的支架上，基座在平板上运动。
有两种测量方法：- 被测部件放在平板上：平板尺寸和千分表支架开度足够大使整个表面都能测量。
- 平板与被测面相对放置：用一个尺寸与被测面尺寸相似的平板进行测量。
用平尺测量平面度用精密水平仪测量平面度当测量工具从一个位置移向另一个位置时，这是目前所知的能够保持测量基准方向恒定（水平）的唯一方法。
机床几何精度检测方法
机床几何精度检测方法
1.机床床身平整度检测
机床床身平整度是指机床的工作台面是否平整，一般采用平板测量法进行检测。
该方法需要使用精工平板将其放置在机床工作台上，然后使用测量仪器测量平板与工作台的接触点的高低差值，以此来评估机床的床身平整度。
2.导轨定位精度检测
机床导轨定位精度是指导轨摩擦对机床工件加工精度的影响程度，一般采用划线法进行检测。
该方法需要在工作台上放置一张划线板，在导轨上依次进行划线，然后使用显微镜或测量仪器测量划线板上的划痕位置，通过比对划线位置与设定位置的偏差大小来评估导轨的定位精度。
3.回程精度检测
机床回程精度是指机床在回程过程中，工作台或主轴的精确位置定位能力。
一般采用工件比对法进行检测。
该方法需要在机床工作台上放置一组有相对位置关系的工件，然后分别进行前进和回程操作，最后使用测量仪器测量工件的位置偏差，以此来评估机床的回程精度。
4.运动误差检测
机床运动误差是指机床在加工过程中，由于机械结构本身的不完美或动力参数的不一致引起的运动误差。
一般采用激光干涉法进行检测。
该方法需要将激光传感器安装在机床工作台上，然后利用激光干涉仪测量工件表面的运动轨迹，通过分析激光干涉信号的变化来评估机床的运动误差。
除了以上几种常用的机床几何精度检测方法，还有一些其他的检测方法，如摄影测量法、光电测量法等。
这些方法在实际应用中根据不同机床
类型、要求和所需精度选择使用，以确保机床几何精度的准确性和稳定性。
最终，通过对机床几何精度的检测和评估，能够及时发现和纠正机床存在
的问题，提高机床加工的质量和稳定性。
机床几何精度检测方法
机床几何精度检测方法几何精度检测方法一百分表、千分表及杠杆千分表的特点及适用范围百分表的分度值为0.01mm，其读数清晰，表针跳动较小，常用的一般分为0～5、0～10mm 两种量程，测量时测杆的压缩量一般为0.15～0.2mm（如图1），适用于较低精度要求的测量。
百分表经过震动后测杆可以很容易的回到原始位置，在震动的情况下检测不易磨损，损坏率低。
千分表（指常用的指针式或压杆式千分表）的分度值为0.001mm，因其比百分表的放大比更大，分度值更小，测量的精确度更高，适用于较高精度要求的测量。
千分表受到震动后测量杆不容易恢复到原始位置，可能会影响到检测数据的真实性，因此在震动较小的情况下使用较好（如图2）。
杠杆千分表体积小巧，测杆可以按需转动，并能以正反两个方向测量工件，因此常用于间78隙较小的槽、孔、浮动件（如测量丝杠远端跳动）等千分表难以测量的情况，其测杆压缩量一般为0.03～0.06mm（如图3），灵敏度高。
同样杠杆千分表适合在震动小的情况下使用。
另外杠杆千分表不适合长期在压缩量较大的情况下工作，因为压缩量过大会造成测量数据失真，误差变大，而且会加快杠杆千分表各部件的磨损，使其老化，失去作用，因此在测量空间允许的情况下，一般优先选用千分表或百分表。
图1 百分表图2 千分表79图3 杠杆千分表二测量前提说明1. 本说明所有图示均以Carver600G为例；2. 在检测前应保证测量所用仪器可以正常使用；3. 在检测前应保证测量所用工具以及被测部分的清洁；4. 在测量过程中移动各轴时，进给速度不能过大，一般为1.8m/min左右；5. 本说明所指方向（即前、后、左、右）均为人站立在机床正面，面对机床时（如图4）。
图480三、各精度指标的检测方法1.检测、调整床身水平度1.1 所需工具水平仪（刻度值为0.02mm）、活动扳手1.2准备工作1）检查水平仪精度是否符合标准将水平仪水平放置，读出气泡位置，然后将水平仪原地旋转180°，比较旋转前后水平仪气泡位置。
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在机床完成空运行及相关功能检测后,数控机床的安装调试过程就进入了精度检验环节,这个环节也就是用户与设备提供方最关心与最重要的环节,也就是设备检测验收中最常见的环节。
数控机床全部检测验收就是一项复杂的工作,对检测手段及技术要求也很高。
它需要使用各种高精度的仪器,对机床的机、电、液、气等各部分性能及整机综合性能进行检测,最后才能对该机床得出综合结论。
这项工作目前在国内只有国家权威部门(如国家机床质量监督检验中心)才能进行。
对一般的数控机床用户、购买一台价格昂贵的数控机床后,千万不要吝啬几千元的验收费用,至少应对数控机床的几何精度、位置精度、工作精度及功能等重要指标进行验收,确保达到合同所约定的验收标准的要求,并将这些数据保存好,以作为日后机床维修调整时的依据。
同时要对采购合同中约定的重要条款进行详细的检验验收
(一)、直线度
1、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;
2、部件的直线度,如数控升降台铣床工作台纵向基准T形槽的直线度;
3、运动的直线度,如立式加工中心X轴轴线运动的直线度。
长度测量方法有:平尺与指示器法,钢丝与显微镜法,准直望远镜法与激光干涉仪法。
角度测量方法有:精密水平仪法,自准直仪法与激光干涉仪法。
(二)、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、平板与指示器法、平尺法、精密水平仪法与光学法。
(三)、平行度、等距度、重合度
线与面的平行度,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与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。
测量方法有:平尺与指示器法,精密水平仪法,指示器与检验棒法。
(四)、垂直度
直线与平面的垂直度,如立式加工中心主轴轴线与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轴轴线与X轴轴线运动间的垂直度。
测量方法有:平尺与指示器法,角尺与指示器法,光学法(如自准直仪、光学角尺、放射器)
五)、旋转
径向跳动,如数控卧式车床主轴轴端的卡盘定位锥面的径向跳动,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。
测量方法有:指示器法,检验棒与指示器法,钢球与指示法。
数控机床的高精度最终就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与切削精度。
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就是很重要的。
精度检测内容主要包括数控机床的几何精度、定位精度与切削精度。
$ W' u" B: - Y! P8 A
一、数控机床几何精度的检测
数控机床的几何精度检验,又称静态精度检验,就是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。
目前,检测机床几何精度的常用检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度检验棒及刚性好的千分表杆等。
检测工具的精度必须比所测的几何精度
高一个等级,否则测量的结果将就是不可信的。
每项几何精度的具体检测方法可按照GB／T 21948.2—2008“数控升降台铣床检验条件”、GB／T 18400.9—2007“加工中心检验条件”等有关标准的要求进行,亦可按机床出厂时的几何精度检测项目要求进行。
机床几何精度的检测必须在机床精调后依次完成,不允许调整一项检测一项,因为几何精度有些项目就是相互关联相互影响的。
数控机床几何精度的检查在几何精度检测中必须对机床地基有严格
要求,应当在地基及地脚螺栓的固定混凝土完全固化后再进行。
精调时应把机床的主床身调到较精确的水平面以后,再精调其她几何精度。
有一些几何精度项目就是互相联系的,例如在立式加工中心检测中,如发现y轴上数控机床与Z轴方向移动的相互垂直度误差较大,则可以适当调整立柱底部床身的地脚垫铁,使立柱适当前倾或后仰,减小该项误差。
但这样也会改变主轴回转轴心线对工作台面的垂直度误差。
因此,对各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成,不允许检测一项调整一项,否
则会造成由于调整后一项几何精度而把已检测合格的前一项精度调成不合格
机床几何精度检测应在机床稍有预热的条件下进行,所以机床通电后各移动坐标应往复运动几次,主轴也应按中速回转几分钟后才能进行检测。
以普通立式加工中心为例,该机床的几何精度检测内容如下:
①工作台面的平面度;
②各坐标方向移动的相互垂直度; ③ X坐标方向移动时工作台面的平行度;
④ y坐标方向移动时工作台面的平行度;
⑤ X坐标方向移动时工作台面数控机床T形槽侧面的平摇臂钻床行度; ⑥主轴的轴向窜动;
⑦主轴孔的径向跳动;
⑧主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度; ⑨主轴回转轴心线对工作台面的垂直度; ⑩主轴箱在Z坐标方向移动时的直线度等。
普通卧式加工中心几何精度检测内容与立式加工中心几何精度检测内容大致相似,仅多几项。