机床几何精度测量
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。
加工中心几何精度检测方法
机床名称：立式加工中心
机床型号：
出厂日期：
出厂编号：
本产品经检验合格,准予出厂;
检验依据：GB/
品质部经理签字： 年 月 日
检 验 员签字： 年 月 日
4 几何精度检验
线性运动的直线度
序号
简 图
检验项目
允 差
mm
检验工具
检验方法
参照GB/的有关条文
G1
X轴轴线运动的直线度：
a 在Z—X垂直平面内
或30μrad或6＂
a
精密水平仪或光学角度偏差测量工具
b
光学角度偏差测量工具
c
精密水平仪
5.2.3.,..,
和5.2.3.
检验工具应置于运动部件上
a)俯仰纵向；
b)偏摆水平；
c)倾斜横向；
沿行程在等距离的五个位置上检验;
应在每个位置的两个运动方向测取读数;最大与最小读数的差值应不超过允差;
当Y轴轴线运动引起主轴箱和工件夹持工作台同时产生角运动时,这两种角运动应同时测量并用代数式处理
序号
简 图
检验项目
允 差
mm
检验工具
检验方法
参照GB/的有关条文
G5
Y轴轴线运动的角度偏差：
a 在平行于移动方向的Y—Z垂直平面内俯仰
b 在X—Y水平面内偏摆
c 在垂直于移动方向的Z—X垂直平面内倾斜
a、b和c
1000
或60μrad或12＂
局部公差：
在任意500测量长度上为1000
或30μrad或6＂
Z轴轴线运动的直线度：
a 在平行于X轴轴线的Z—X垂直平面内
b 在平行于Y轴轴线的Y—Z垂直平面内
加工中心几何精度检测方法
加工中心几何精度检测方法加工中心是一种高精度、高效率的机床，其在工业生产中得到了广泛应用。
为了保证加工中心的几何精度，需要进行准确的检测和调整。
下面将详细介绍加工中心几何精度检测方法。
主轴是加工中心的核心部件，其几何精度对加工质量具有重要影响。
主要的几何精度包括主轴轴线的平行度、同心度和垂直度等。
1.主轴轴线的平行度检测方法：可以使用光学检测仪等设备进行。
具体操作是将光束通过中心孔，通过观察光束和检测仪的相互位置关系来判断主轴轴线的平行度。
2.主轴同心度检测方法：可使用同心度仪等设备进行。
具体操作是在主轴上安装一块标定圆盘，通过记录不同位置的同心度仪示数并进行比较，判断主轴同心度。
3.主轴垂直度检测方法：可使用平台式水平仪等设备进行。
具体操作是将水平仪放置在主轴上，观察水平仪指示是否在同一水平线上，判断主轴的垂直度。
工作台是加工中心上零件加工的位置，其几何精度对加工质量同样重要。
主要的几何精度包括工作台水平度、垂直度和平行度等。
1.工作台水平度检测方法：可使用平台式水平仪等设备进行。
具体操作是将水平仪放置在工作台上，观察水平仪指示是否在同一水平线上，判断工作台的水平度。
2.工作台垂直度检测方法：可使用光学投影仪等设备进行。
具体操作是将投影仪放置在工作台上，通过观察投影仪显示的图案是否在同一水平线上，来判断工作台的垂直度。
3.工作台平行度检测方法：可使用平台式平行度仪等设备进行。
具体操作是在工作台上安装两块标定块，通过观察平行度仪示数并进行比较，判断工作台的平行度。
刀库是加工中心存放刀具的部分，其几何精度对定位准确性有影响。
主要的几何精度包括刀夹孔的同心度和面板的平行度等。
1.刀夹孔同心度检测方法：可使用同心度仪等设备进行。
具体操作是安装同心度仪，观察仪器的示数并进行比较，判断刀夹孔的同心度。
2.刀库面板平行度检测方法：可使用平台式平行度仪等设备进行。
具体操作是在面板上安装两块标定块，通过观察平行度仪示数并进行比较，判断面板的平行度。
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。
机床的几何精度检验
机床的几何精度检验机床几何精度检验，又称静态精度检验，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。
数控机床的几何精度的检验工具和检验方法类似于普通机床，但检测要求更高。
几何精度检测必须在地基完全稳定、数控机床地脚螺栓处于压紧状态下进行。
机床考虑到地基可能随时间而变化，一般要求机床使用半年后，再复校一次几何精度。
在几何精度检测时应注意测量方法及测量工具应用不当所引起的误差。
在检测时，应按国家标准规定，即机床接通电源后，在预热状态下，机床各坐标轴往复运动几次，机床主轴按中等的转速运转十多分钟后进行。
常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、数控机床直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。
检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。
1．卧工加工中心几何精度检验1)主轴回转轴线对工作台面的平行度。
2)工作台面的平行度。
3)主轴在Z轴方向移数控机床动的直线度。
4)X、r、Z坐标轴的相互垂直度。
5)X、Z轴移动时机床工作台面的平行度。
6)J轴移动时工作台边界与定位基准面的平行度。
7)主轴轴向及孔径跳动。
8)回转工作台精度。
2.X轴直线度测量将1000mm平尺放在机床工作台上，使平尺工作面垂直于工作台面且与X轴方向一致；将装有杠杆千分表的磁力表座吸在主轴下端，表头与平尺工作面接触，移动工作台调整平尺使其两端的千分表读数相同，移动工作台使千分表表头从平尺一端向另一端移动，千分表读数的最大变动量即为机床X轴的直线度误差。
3.X、Y轴移动的垂直度将500mmx500mm方框尺平放在工作台上，同时将装有杠杆千分表的磁力表座吸在主轴下端，表头与方框尺X方向工作面接触，在X方向移动工作台使表头在两端的读数一致，然后使表头与方框尺Y方向工作面接触，在Y方向移动工作台，此时表头读数的最大变动量即为机床在X、Y方向上的垂直度误差。
4.主轴孔的径向跳动将300mm检验棒插入主轴锥孔中，用千分表头分别与检验棒近主轴端和300mm远端接触，手动旋转主轴，表头读数的最大变动量即为机床主轴孔的近端及300mm远端的径向跳动。
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。
数控机床几何精度检测工具及使用方法
5.水平仪
（1）工作原理 水平仪原理是利用气泡在玻璃管内，气泡保持在最高位 置，如图1-7所示，表明该平面左端高于右端。
图1-7 精密水平仪气泡
1）水平仪刻度示值。实训室的水平仪灵敏度是0.02mm/m，此刻度示值 是以1米为基长的倾斜值为0.02mm/1000mm，如图1-8所示。
除具有一般扳手功能外，特别适 用旋转空间狭窄或深凹的地方
表1-1 常用工具实物和功能
续
7）钩形扳手
8）一字槽螺钉旋具
9）十字槽螺钉旋具
专用于扳动在圆周方向上开有直槽 或孔的圆螺母
10）钢丝钳和尖嘴钳
用于紧固或拆卸一字槽形的螺钉， GB/T 10635-2003螺钉旋具通用技 术条件
11）锤子
用来紧固或拆卸十字槽形的螺钉和 旋杆，GB/T 10635-2003螺钉旋具 通用技术条件
表1-1 常用工具的实物和功能
1）活扳手
2）呆扳手
3）梅花扳手
开口宽度可以调节，能紧固或 松开一定尺寸范围内的六角头或 方头螺栓、螺钉和螺母
GB/T 4440-2008活扳手
4）内六角扳手
双头呆扳手用于紧固、拆卸两种 尺寸的六角头、方头螺栓和螺母 GB/T 4393-2008呆扳手、梅花 扳手、两用扳手 技术规范
当平面上升距离为a时，杠杆千分表摆动的距离为b，也就是杠杆千分 表的读数为b，因为b>a，所以指示读数增大。具体修正计算式如下：
a b cos 例如，用杠杆千分表测量机床工作台平面时，测量杆轴线与工作台表 面夹角α为30°，测量读数为0.048mm，求正确测量值。 解： a b cos 0.048 cos 30o 0.048 0.866 0.0416(mm)
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六、实验数据处理 1、用公式和测量值计算各段的升（落）差。
2、将升（落）差逐段累加，用每段的累积高度差为纵
坐标，以每段端点的位置为横坐标作图，连接各点的 曲线。其误差值的取法一般用包容线法，也允许用两 端点边线法； 3、本实验采用后者，曲线上各点到两端点连线的最大 距离（包括两测量最大距离之和）即为该点的直线度 误差。 七、思考题 1、所测量导轨的实际形状是什么样的？它对加工精度 有何影响？
平仪移动方向相同时，读数正值；气泡移动方向和水 平仪移动方向相反时为负值。
五、实验的步骤、方法和注意事项 用水平仪测量导轨在垂直面内的直线度时， 1、卸下尾架 2、将床身导轨按水平仪长度划分成若干段。 3、将水平仪放在导轨上，记下气泡的位置，然后原地 跳转1800，看气泡是否仍在原处。若不是则应调整至 原处（机床导轨应处于水平状态）。 4、把水平仪纵向放置在导轨上，一般总是把水平仪在 起端位置时的读数作为零，然后依次移动水平仪，记 下每一位置的读数及符号。 5、使用水平仪时应注意温度对气泡位置的影响，防止 直接对气泡呼吸。 6、上述各项实验均应取几次读数的平均值。
度有关。
H 200 tg 200 0.00002 0.004
水平仪长度仍为200mm，则共升（落）差ΔH为：
ΔH=LKn mm L---- Nhomakorabea板长度（mm）
K----所用水平仪的刻度值；
n----水平仪的读数值（格数） 水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡移动方向和水
tg H 0.02 0.00002 L 1000
tg
H 0.02 0.00002 L 1000
所以，α=0.00114590=4.125’’ 但水平仪导轨上纵向检验，水平仪长度为200mm，
tg
H
L
0.02 200
可见水平仪右边的升（落）差ΔH与所用的水平仪的长
实验1 机床几何精度测量
一、每8人一组（按学号分组） 二、实验的目的 1、熟悉机床几何精度检验的内容、方法和步骤，以及
实验数据的除了和误差曲线的绘制。 2、了解实验仪器的原理和使用。 3、了解实验机床的几何精度状况和加工精度的关系。
二、实验的内容
根据卧式车床精度和国家标准（GB4020-83）检测车床
水平仪有条形、框形等几种，水平仪的主要部分是一个弧
形玻璃管，玻璃管内充以适量对管壁附着力较小的乙醚之 类的液体，中间留有一个气泡，将两端封闭并固定，管壁 上有刻度。不论水平仪仿真什么位置上，玻璃管中的液面 总处于水平，气泡总是高处移动。读出气泡两端边缘移动 的格数，即可求出相应的两点升差（或落差）。常用水平 仪的刻度值有0.02/1000~0.05/1000，0.02/1000表示将该水 平仪放在1m长的平尺表面上，在平尺一端垫起0.02mm的 高度，平尺便倾斜一个角度α，此时，气泡正好移动一个 刻度值，即水平仪连同平尺的倾斜角α有如下关系：
用水平仪检验导轨在垂直面内的直线度数据记录表
段号 1 2 3 4 5 6 水平仪放置位置 0~200 200~400 400~600 600~800 800~1000 1000~1200 水平仪读数的平均值（格） 该段的升差或落差 （mm）
绘制导轨在垂直面内的直线度误差曲线
序号 1
项目名称 溜板移动在垂直面内 的直线度
允差 溜板每1000mm行程上位移 0.02
2
主轴锥孔中心线的径 400mm的车床在主轴前端a点 向跳动 0.01，300mm的b点为0.02
四、实验的设备、仪器 本实验一般需要精度较好的车床一台，水平仪、检验棒、
百分表和磁性表座等。 1、水平仪的结构及工作原理
（C6140）的几何精度，绘制出相应的误差曲线，并 填写实验报告。 三、实验的原理 按普通车床标准（GB4020-83）规定，车床精度检验包 括车床导轨直线度、平行度及主轴回转精度等18项。 其他机床还有部件之间的垂直度、平行度、同轴度、 部件的运动精度，本次实验仅检验车床导轨直线度及 主轴的跳动两项。