5轴数控机床检验规格
五轴数控机床的运动精度检测
五轴数控机床的精度检测方法分析摘要：本文首先对五轴数控机床的精度检测技术做了一个简要概括，然后介绍数控机床精度检测的必要性,指出数控机床常见的精度要求及传统检测方法,并介绍先进检测方法和检测仪器、工具,以及各个检测方法的特点。
关键词：五轴数控机床；精度检测Precision analysis of detection method of five axis CNC machine toolsAbstract: Firstly，this paper introduces the precision detection technology of five axis NC machine tools, and then introduces the necessity of CNC machine tool accuracy detection accuracy requirements of CNC machine tools, points out the common and the traditional detection method, and introduce advanced detection method and detection instruments, tools, and the characteristics of each detection method.Key words: Five axis NC machine tool；Precision detection1 引言五轴联动数控机床目前已大量用于航空制造等高端制造领域。
由于机床复杂的机械结构及控制系统，五轴联动机床加工精度检测及优化一直是机械制造行业内研究的热点和难点，成为影响产品加工质量及效率的关键。
对企业来说,购买数控机床是一笔相当大的投资,特别是购买大型机床。
实践表明,大多数大型数控机床解体发运给用户安装时,必须在现场调试才能符合其技术指标,因此,在新机床检收时,要进行严格的检定,使机床一开始安装就能保证达到其枝术指标预期使用性能和生产效率。
五轴联动数控机床参数
五轴联动数控机床参数一、引言五轴联动数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，广泛用于航空航天、汽车制造、模具制造等领域。
本文将介绍五轴联动数控机床的参数及其意义，以帮助读者更好地了解和应用该设备。
二、机床参数及意义1.加工范围五轴联动数控机床的加工范围是指其能够加工的工件尺寸和形状的范围。
一般而言，加工范围应包括工件的最大尺寸、最小尺寸以及工件形状的复杂度。
加工范围的大小直接影响到该机床的适用范围和灵活性。
2.精度精度是指五轴联动数控机床在加工过程中达到的尺寸精度或形状精度的能力。
精度要求通常以公差来表示，其数值越小，说明机床的加工精度越高。
精度是评价机床质量的重要指标，对于需要高精度加工的工件尤为重要。
3.加工速度加工速度是指五轴联动数控机床在加工过程中的移动速度。
加工速度的快慢直接影响到加工效率和加工质量，合理的加工速度可以提高生产效率，同时保证加工质量。
加工速度的调节需要根据不同工件的材料和形状进行合理设置。
4.动力五轴联动数控机床的动力包括主轴驱动动力和伺服系统动力。
主轴驱动动力决定了机床的切削能力和加工效率，伺服系统动力决定了机床的定位精度和跟踪性能。
合理的动力配置是确保机床正常运行的关键。
5.主轴转速主轴转速是指五轴联动数控机床主轴的旋转速度。
主轴转速的选择需要根据不同材料的加工要求，较高的主轴转速适用于切削速度较高的材料，而较低的主轴转速适用于切削速度较低的材料。
合理的主轴转速选择能够提高加工效率和加工质量。
6.进给速度进给速度是指五轴联动数控机床工作台在加工过程中的移动速度。
进给速度的选择需要考虑加工材料的硬度、切削力和加工精度等因素。
合理的进给速度能够保证加工效率和加工质量的平衡。
三、总结五轴联动数控机床的参数是评价其性能和适用范围的重要依据。
加工范围、精度、加工速度、动力、主轴转速和进给速度等参数相互影响，共同决定了机床的加工能力和效率。
在实际应用中，需要根据具体的加工任务和材料特性合理配置这些参数，以获得最佳的加工效果。
数控机床精度检验及验收标准
机电工程系 高锦南
主要内容
1、数控机床几何精度的检验 2、数控车床的精度检验标准与检验方法
数控机床的精度检测
机床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度、重复定 位精度以及工件精度等，不同类型的机床对这些方面的要求是 不一样的。
加工精度是衡量机床性能的一项重要指标。影响机床加工 精度的因素很多，有机床本身的精度影响，还有因机床及工艺 系统变形、加工中产生振动、机床的磨损以及刀具磨损等因素 的影响。在上述各因素中，机床本身的精度是一个重要的因素。
(二) 传动精度
机床的传动精度是指机床内传动链两末端件之间的相对运 动精度。
这方面的误差就称为该传动链的传动误差。 例如：车床在车削螺纹时，主轴每转一转，刀架的移动量 应等于螺纹的导程。但是，实际上，由于主轴与刀架之间的传 动链中，齿轮、丝杠及轴承等存在着误差，使得刀架的实际移 跟与要求的移距之间有了误差，这个误差将直接造成工件的螺 距误码率差。为了保证工件的加工精度，不仅要求机床有必要 的几何精度，而且还要求内联系传动链有较高的传动精度 。
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(三)定位精度
机床的定位精度是指机床主要部件在运动终点所达到的 实际位置的精度。实际位置与预期位置之间的误差称为定位 误差。
最新五轴加工中心参数资料
五轴加工中心参数1. 设备基本要求：*1.1机床结构：床身采用龙门结构，大理石铸造床身，立式主轴及回转摆动工作台（B，C 轴）的结构形式，具有五轴联动的加工功能；1.2机床结构设计合理，刚性强，稳定性好，并采用系统具有的动态品质和热稳定性，需能连续稳定工作，精度保持寿命长。
2. 技术规格及要求：2.1机床要求及主要技术参数2.1.1工作台尺寸：工作台尺寸≥600×500mm；*2.1.2工作台为单支撑，承重≥400kg；*2.1.3主轴采用全集成电主轴，主轴最高转速≥18000r/min；*2.1.4主轴最大扭矩：≥130Nm；*2.1.5主轴最大功率：≥35KW；2.1.6主轴锥孔：SK40；*2.1.7工作行程：（1）X轴行程：≥600mm；（2）Y轴行程：≥500mm；（3）Z轴行程：≥500mm；（4）C轴行程：360°；（5）B轴行程：-5～110°；2.1.8 最小位移增量（1）X\Y\Z最小位移增量：≤0.001mm；（2）A\C轴最小位移增量：≤0.001°*2.1.9定位精度：X\Y\Z直接测量系统（全闭环）光栅或磁栅；（1）X\Y\Z轴定位精度：≤0.008mm VDI/DGQ 3441标准；（2）B\C轴定位精度：B轴≤10arc sec，C轴≤10arc sec VDI/DGQ 3441标准；*2.1.10快移速度：（1）X\Y\Z轴快移速度：≥50m/min；（2）B\C轴快移速度：≥50r/min；2.1.11刀库（1）刀库容量：≥30把，SK40；（2）最大刀具直径（相邻刀位满时）≥80mm；（3）最大刀具直径（相邻刀位空时）≥130mm；（4）最大刀具长度≥300mm；（5）最大刀具重量≥6kg；*2.1.12机床配置标准要求：（1）主轴、驱动、工作台的主动冷却系统；（2）移动电子手轮；（3）海德汉TS 649红外线测头；（4）五轴精度校准工具包；（5）机床具有全封闭防护外罩；（6）自动排屑器；（7）冷却液喷枪；（8）自动化准备：包含自动开合舱门、4通道旋转接头，回转摆动工作台；（9）提供配套刀柄，包括立铣刀刀柄20个，精镗刀1套，盘铣刀刀柄与刀盘2套。
数控机床精度及性能检验
数控机床精度及性能检验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。
另一方而，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，数控机床精度和性能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。
一、精度检验一台数控机床的检测验收工作，是一项工作量大而复杂，试验和检测技术要求高的工作。
它要用各种检测仪器和手段对机床的机、电、液、气各部分及整机进行综合性能及单项性能的检测，最后得出对该数控机床的综合评价。
这项工作为数控机床今后稳定可靠地运行打下一定的基础，可以将某些隐患消除在考机和验收阶段中，因此，这项工作必须认真、仔细，并将符合要求的技术数据整理归档，作为今后设备维护、故障诊断及维修中恢复技术指标的依据。
1、几何精度检验几何精度检验，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、地脚螺栓处于压紧状态下进行。
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，主轴故个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、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。
(一)卧式加工中心几何精度检验1)x 、y 、z 坐标轴的相互垂直度。
2)工作台面的平行度。
3)x 、Z 轴移动时工作台面的平行度。
4)主轴回转轴线对工作台面的平行度。
5)主轴在Z 轴方向移动的直线度：6)x 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。
具体的检测项目及方法见表2—1。
五轴数控机床的精度检测方法研究
五轴数控机床的精度检测方法研究摘要：现阶段，我国的综合国力发展迅速，目前数控系统已经得到较快速的发展，为了得到高速、高精度的加工工件，人们对数控系统加减速的控制方法研究也越来越广泛。
加减速控制分为前加减速规划和后加减速规划，后加减速规划方法会产生加工轮廓误差，而前加减速规划采用的是加工合成速度规划，在加工过程中不会产生轮廓误差，所以在研究数控系统加减速控制时，大多都会采用前加减速控制。
在加减速研究过程中，由于对加减速度规划时每段加工轨迹的运行时间都必须为数控系统插补周期的整数倍，导致数控系统在加工时难以加工到路径的终点位置，使加工工件产生残余未加工量。
关键词：五轴数控机床；精度检测；方法研究引言随着我国工业化水平的不断提升，先进的机械制造事业也实现了快速发展，很多企业对机械加工质量、效率也提出了越来越严格的要求，机械制造行业中五轴数控机床的应用也越来越频繁，使用范围也在不断的扩大，带来的经济效益也非常可观。
但是，最大限度提高五轴数控机床的工作效率仍然是机械加工的追求，不仅直接关乎机械加工企业的经济效益，还会影响国家经济建设进程中工业生产的发展。
1提高数控机床机械加工效率的价值探析五轴数控机床作为机械加工领域发展的物质基础所在，是工业化生产所依赖的重要载体之一。
特别是基于复杂多变的机械市场以及日趋多样化的人民发展需求，数控行业面临着前所未有的机遇与挑战。
而能否牢牢把握其行业的核心发展技术，积极探索一条技术化、智能化机械加工的新道路，则在很大程度上受到五轴数控机床加工效率的影响。
如果可以有效提升其实际的工作效率，那么将会大大缩减工人的工作时间，降低生产的综合劳动成本，助力有关企业全面提升自身的綜合竞争力以及市场占有率，更好地应对竞争激烈的现代花机械市场。
但现实情况在于，现阶段许多企业内部的五轴数控机床加工都存在着如程序不规范、机械化水平低、制度不健全以及人员素质低下等问题，大程度上制约了五轴数控机床加工质量与效率的全面提升，同时也不利于企业经济价值与社会效益的最大化实现。
五坐标数控机床旋转轴定位精度的校正方法
2019年 第5期图1 绕X 轴坐标的转动图中，C -P 1这一段以C 为中心绕X 坐标旋转了一个角度a ，这样C -P 1的末端从P 1移到了P 2。
当把这种概念用于机床时（可以认为C 点是转动主轴头的中心，P 1是刀具的中心），可以看到转动一个坐标的结果是使刀具中心在XYZ 坐标系中产生位移。
如果有RTCP 功能，数控系统将使刀具中心始终保持在一个固图2 无RTCP图3 有RTCP5.影响RTCP 精度的因素RT C P 精度是一个综合的空间精度，从RTCP 的运行状态，可以看到，RTCP 精度的好与差受到多种因素的影响。
这些因素包括机床的几何精度（如C 轴画圆精度等）、定位精度和重复定位精度、RTCP 的中心点长度、RTCP 机械偏心的补偿及回转坐标的绝对零点位置等。
图 4由于线性轴在RTCP 角度旋转时，如果角度旋转不大，如5 º，则移动距离只有40m m ，而机床的线性轴定位精度一般可以达到0.015mm/2 000mm ，所以线性轴的定位精度误差在旋转角度较小时对RTCP 精度的影响可以忽略不计（见图5）。
图 5在微小角度条件下，弧可以认为是垂直于一条边，并是一直线，由此我们可以得到：tan α=y /x α=arctan y /x由此，由于X （旋转轴旋转中心到刀具中心的距离）一般在700m m 以上，而Y （RT C P 精度值）一般很小，在0.1m m 以下，经计算，可以得到如果RTCP 变化2019年冷加工图 6图 7图 8图 9图 10图 11图 12成大先.机械设计手册[M]. 6版.北京：化学工业出版社，2016.（截稿日期：20190301）。
数控机床制造与验收技术要求
龙门式加工中心制造与验收技术条件第13页七、最小设定单位试验机床最小设定单位试验为直线坐标设定单位试验。
试验某一坐标最小设定单位时，其他运动部件原则上置于行程的中间位置。
试验时可在使用螺距补偿和间隙补偿条件下进行。
1 试验方法先以快速使直线坐标上的运动部件向正（或负）向移动一定距离，停止后，向同方向给出数个最小设定单位的指令，再停止，以此位置为基本位置，每次给出1个，共给出20个最小设定单位的指令，向同方向移动，测量各个指令的停止位置。
从上述的最终位置，继续向同方向给出数个最小设定单位指令，停止后，向负（或正）向给出数个最小设定指令，约返回到上述最终的测量位置，这些正向和负向的数个最小设定单位指令的停止位置均不作测量。
然后从上述的最终位置开始，每次给出1个，共给出20个最小设定单位的指令，继续向负（或正）向移动，测量各指令的停止位置，见图1。
至少在行程的中间位置及靠近两端的3个位置上分别进行试验。
各直线坐标均应进行试验。
龙门式加工中心制造与验收技术条件第15页八、原点返回试验原点返回试验为直线坐标原点返回试验，试验某一坐标时，其他运动部件原则上应置于行程的中间位置；试验时，可在使用螺距补偿和间隙装置的条件下进行。
1 试验方法直线坐标上的运动部件，从行程上的任意点，按相同的位移方向，以快速进行5次返回原点P0的试验。
测量每次实际位置P10与原点理论位置P0的偏差X i（i=1，2…，5），见图3。
至少在行程的中间及靠近两端的3个位置上分别进行试验。
各直线坐标均应进行试验。
2误差计算误差以3个位置的最大误差值作为该项的误差。
R0=4S0 (5)式中：R0——原点返回误差，mm。
S0——原点返回时标准偏差，mm。
1 nS0= ∑(X i0—X0)2n-1 i=11 nX0 = ∑X i0n i=1龙门式加工中心制造与验收技术条件第16页3）允差R0=0.009mm4）检验工具激光干涉仪或读数显微镜和金属线纹尺。
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5轴数控机床检验规格
（ISO）的最新动向
State of the art ISO standard for testing five‐axis machine tools
東京農工大学教授
堤正臣
Tokyo University of Agriculture and Technology
Prof. Dr. Masaomi TSUTSUMI
卧式复合加工机
（KDW‐4200FH）
（14轴5轴联动卧式复合加工机）
立式复合加工机
（KDL‐1550FH）
（11轴5轴联动立式复合加工机）w C X b Z Y B (C) t
w C b Z X Y B (C) t C’Z’
插补运动专用检测仪器
Ball bar
球杆仪
英国Renishaw 公司的
QC20球杆仪
R ‐test
Netherland , IBS 公司的
R ‐test 仪
1维sensor
3维sensor
购入后1年当中2次破损(修理)
6
Renishaw公司QC20球杆仪
C轴轴线方向C轴切线方向
C轴半径线方向
A轴半径线方向
A轴轴线方向A轴切线方向
0°
90°
180°
270°
测量结果例
C 轴切线方向
XY
C
0°
90°
180°
270°
0°90°
180°
270°
C
XY
C 轴半径方向
C 轴轴线方向
XY
1div.: 1μm 1div.: 1μm
1div.: 5μm
CCW
CW
0°
0°
90°
1div.: 1μm
0°
90°
1div.: 1μm
1div.: 5μm
轴的垂直度
A轴和C轴之间的垂直度等
-可以评价５轴机床固有的误差
R‐test 和Ball bar之间的比较
Data有互换性12
利用测量结果
圆锥台的精加工切削（牧野铣床有限公司）
(X, Z)
(X, Z)
(X1, Z1)
R=70.7107
半頂角15°，傾斜角10°半頂角45°，傾斜角30°
圆度24.8 μm 圆度21.3 μm
半頂角15度, 倾斜10度
半頂角45度, 倾斜30度
1div.:5.0μm
东京农工大学的5轴加工中心
R=96.5926 mm
R=70.7107 mm
17
Ball bar 球杆仪的测定结果
19
进给速度
F ＝400 mm/min 工具转速1000 min ‐1
φ20 mm 2刃立铣刀（HSS)
在机上可以直接检测
直线度，垂直度，平行度
使用5轴联动控制运动进行4角锥台的精加工（ISO 10791-7，M4）
(日本提案)
3轴联动控制运动
检验评价5轴机床固有的几何误差
回转轴固有的螺距误差，中心轴的倾斜
5轴联动控制运动
圆弧插补：没有很多的信息
依据条件有可能能检验联动精度直线插补：直线度，垂直度，平行度
正在研究中22
用最先进的技术检验评价5轴数控机床
以上是本次演讲的内容，很希望这次演讲能对中国机床产业的发展有利，谢谢。
完。