数控机床精度检测项目及常用工具
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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谢谢大家！
(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。
数控机床位置精度测试常用的测量方法及评定标准
4.4补偿实例 现以ZJK2532A数控铣钻床的X轴为例，该机床配置华中数控世纪星系统。测量方法为“步距规”测量；设某步距规实际尺寸为：
位置
P0
P1
P2
P3
P4
P5
实际尺寸mm
0
100.10
200.20
300.10
400.20
500.05
1、测试步骤如下： 。 在首次测量前，开机进入系统（华中数控HNC-2000或HNC-21M），依次按“F3参数”键、再按“F3输入权限”键进入下一子菜单，按F1数控厂家参数，输入数控厂家权限口令，初始口令为“NC”，回车，再按“F1参数索引”键，再按“F4轴补偿参数”键如图2-6所示，移动光标选择“0轴” 回车，即进入系统X轴补偿参数界面如图2-8所示，将系统的反向间隙、螺距补偿参数全部设置为零，按“Esc”键，界面出现对话框“是否保存修改参数？”，按“Y”键后保存修改后的参数。按“F10”键回到主界面，再按“Alt+X”，退出系统，进入DOS状态，按“N”回车进入系统；
图6步距规安装示意图
数控机床数控铣床精度检验表
数控铣床精度检验表
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
允差
a b
d~d
允差mm
六、小结
本堂课主要针对了数控铣床在新机装配时并且在无负荷或精加工条件下对机床进行精度检验的检验项目做了介绍并对有些项目进行实操；通过各个项目的检验得出的数据进行对比可以体现出机床的精度有没有达到精度要求，如果没达到精度要求的就要对机械进行调整，所以说检验出来的数据就是整台机床的机械装配的体现。
我们要重点要掌握的就是机床的检验的前所要准备工工具检验时仪器和量具的正确摆放方法，数据的读取；及误差的计算方法。
机床精度检验常用工具和装置
应用领域：广泛 应用于航空航天、 汽车制造、电子 设备等领域
技术挑战：需要 克服高精度、高 效率检验工具的 技术难题如测量 误差、数据处理 等
发展趋势：智能化、 自动化的检验装置 将成为未来发展趋 势
技术特点：采用先 进的传感器、计算 机技术、人工智能 等技术
应用领域：广泛应 用于机械制造、航 空航天、汽车制造 等领域
直角尺是一种测 量工具用于测量 工件的垂直度和
平行度
直角尺由两个直 角边和一个直角 组成可以测量工 件的垂直度和平
行度
直角尺的精度通 常为0.01mm可 以满足大多数工
件的精度要求
直角尺的使用方 法：将直角尺放 在工件上观察直 角尺与工件的接 触情况如果接触 良好说明工件的 垂直度和平行度
符合要求。
定期进行工具的校准和调整 定期检查工具的精度和性能
定期更换磨损或损坏的零件
定期清洁和维护工具保持其 清洁和干燥
温度：控制在15-30摄氏度之间 湿度：保持在40-60%之间 防尘：避免灰尘进入保持清洁
防潮：避免潮湿环境防止生锈和腐蚀 防震：避免震动防止损坏精度检验工具 防光：避免阳光直射防止老化和褪色
绿色制造技术：采 用环保材料和工艺 降低对环境的影响 提高精度检验工具 的可持续性
技术挑战：提高精度、稳定性和可靠性 市场需求：满足不同行业对精度检验工具的需求 创新机遇：开发新型精度检验工具提高市场竞争力 国际合作：加强国际合作共享技术成果扩大市场范围
汇报人：
检验棒的放置： 将检验棒放置在 被测工件的表面 确保接触面平整
检验棒的移动： 轻轻移动检验棒 观察工件表面的 接触情况
检验棒的读数： 读取检验棒上的 刻度判断工件的 精度是否符合要 求
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。
数控机床精度检验
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/T17421.2-2000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。
数控机床精度检测项目及常用工具
数控机床精度检测项目及常用工具数控机床精度检测项目及常用工具●为什么数控机床一定要进行校准对每个工厂来讲，购买数控机床都是一笔相当可观的投资。
为使工厂成百万乃至上千万之投资的设备在生产中真正发挥中坚作用，保证加工出合格的零件，尽快回收成本是至关重要的。
经验表明，80%以上的机床在安装时必须在现场调试后才能符合其技术指标。
因此在新机床验收时，要进行检定，使机床一开始安装就能保证达到其技术指标及预期的质量和效率。
另外经验也表明，80%已投入生产使用的机床在使用一段时间后，处在非正常超性能工作状态，甚至超出其潜在承受能力。
因此，通常新机床在使用半年后需再次进行检定，之后可每年检定一次。
定期检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等可切实改善生产使用中的机床精度，改善零件加工质量，并合理进行生产调度和机床加工任务分配，不至于产生废品，大大提高机床利用率。
总之，及时揭示机床问题会避免导致机床精度损失及破坏性地使用机床。
随着数控技术的进一步推广应用，越来越多的数控机床利用自身带有的测头系统来进行工件尺寸检测、刀具尺寸检测及进行仿形数字化。
要知道上述功能的实现，与机床自身的精度密切相关，若机床精度不作定期校准，则谈不上准确地完成上述工作。
●数控机床常见检测标准数控机床常见精度要求及传统检测方法归纳起来，数控机床的精度要求有如下几个方面：1)几何精度：项目：几何精度包括直线度、垂直度、俯仰与扭摆、平面度、平行度等；工具：传统方法采用大理石或金属平尺、角规、百分表、水平仪、准直仪等；特点：传统采用人工操作，手工记录数据与计算，精度低，多用于小型机床。
2)位置精度：项目：数控机床位置精度包括定位精度、重复定位精度、微量位移精度、反向间隙等；工具：传统方法采用金属线纹尺或步距规、电子测微计、准直仪等；特点：当机床规格稍大一点时，传统方法其相应的标准器件很重，且精度太低，受环境温度的影响大，其检验方法极冗长乏味，且检验重复性也很差，难以反映受检机床的真正精度。
数控机床及加工中心的精度评定
• (6) GB/ T 21949 《数控万能工具铣床》第1 部分: 精度检验。
• 9. 2. 2 定位精度
• 机床的定位精度是指其主要运动部件沿某一坐标轴方向, 向预定的目 标位置运动时所达到的位置精度。
• 机床精度是机床性能的一项重要评价指标, 它对工件的加工精度常起 到决定性的作用。因此, 了解数控机床及加工中心精度的评定检测内 容、要求和方法尤其重要。
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9. 2 数控机床及加工中心精度的主要 检测项目
• 数控机床及加工中心的精度主要从几何精度、定位精度以及工作精度 等方面进行评价。
• 9. 2. 1 几何精度
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9. 3 数控机床及加工中心的定位精度
• 9. 3. 1 定位精度的基本概念
• 数控机床及加工中心的定位精度是指机床的移动部件, 如工作台、刀 架等在调整或加工过程中, 根据指令信号, 由进给传动系统驱动, 沿某 一数控坐标轴的方向向目标位置移动一段距离时, 实际位置与目标位 置的接近程度。定位精度的高低用定位误差的大小来衡量。按国家标 准规定, 对数控机床定位精度釆用统计检验方法确定。
• 工件的加工精度是指加工后的几何参数(尺寸、形状和表面相互位置) 与理想几何参数符合的程度。精度的高低用误差的大小来表达。误差 是指实际值与理想值之间的差值, 误差越小, 则精度越高。工件的加工 精度用尺寸精度、形状精度和位置精度三项指标来衡量。
• 在机械加工中, 工件和刀具直接或通过夹具安装在机床上, 工件的加工 精度主要取决于工件和刀具在切削成形运动过程中相互位置的正确程 度。通常把由机床、夹具、刀具和工件构成的系统称为工艺系统。
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数控机床精度检测项目及常用工具
对每个工厂来讲，购买数控机床都是一笔相当可观的投资。
为使投资的设备在生产中真正发挥中坚作用，保证加工出合格的零件，尽快回收成本是至关重要的。
经验表明，80％以上的机床在安装时必须在现场调试后才能符合其技术指标。
因此在新机床验收时，要进行检定，使机床一开始安装就能保证达到其技术指标及预期的质量和效率。
另外经验也表明，80％已投入生产使用的机床在使用一段时间后，处在非正常超性能工作状态，甚至超出其潜在承受能力。
因此通常新机床在使用半年后需再次进行检定，之后可每年检定一次。
定期检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等可切实改善生产使用中的机床精度，改善零件加工质量，不至于产生废品，大大提高机床利用率。
总之，及时揭示机床问题可避免导致机床精度损失及破坏性地使用机床。
随着数控技术的进一步推广应用，越来越多的数控机床利用自身带有的测头系统来进行工件、刀具尺寸检测及进行仿形数字化。
要知道上述功能的实现，与机床自身的精度密切相关，若机床精度不作定期校准，则谈不上准确地完成上述工作。
雷尼绍ML10激光干涉仪线性位移测量软件可提供按下述标准进行的数据分析：BS4656英国三测机标准；BS3800英国机床标准；ISO 230-2国际标准；VDI/DGQ 3441德国工程师学会机床标准；VDI 2617德国工程师学会三测机标准；NMTBA美国机床协会标准；GB10931-89中国国家标准；ASME B89.1.12M美国机械工程师学会标准；ASME B5.54美国机械工程师学会标准；E60―099法国标准；JISB2330日本国家标准。
2 英国雷尼绍公司先进技术
英国雷尼绍公司是专门从事设计、制造高精度检测仪器与设备的世界性跨国公司。
主要产品为三坐标测量机及数控机床用测头、激光干涉仪、球杆仪等，为机械制造工业提供了序前（激光干涉仪和球杆仪）、序中（数控机床用工件测头及对刀测头）和序后（三测机用测头及配置）检测的成
系列质量保证手段。
她的全部技术与产品都旨在保证数控机床精度，改善数控机床性能，提高数控机床效率，可保证和改善数控机床制造厂工作母机的加工精度与质量，扩大制成品的市场。
2.1ML10激光干涉仪
雷尼绍ML10激光干涉仪为机床检定提供了一种高精度仪器，它精度高，达到±1.1PPM（在0～40℃下），测量范围大（线性测长40m，任选80m），测量速度快（60m/min），分辨率高（0.001μm），便携性好。
由于雷尼绍激光干涉仪具有自动线性误差补偿功能，可方便恢复机床精度，更受到用户欢迎！
为使大家进一步了解ML10激光干涉仪在检测数控机床精度方面所具有的独特优点，下面着重介绍ML10激光干涉仪在精度检测中的应用。
（1）几何精度检测可用于检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等。
（2）位置精度的检测及其自动补偿可检测数控机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等。
利用雷尼绍ML10激光干涉仪不仅能自动测量机器的误差，而且还能通过RS232接口自动对其线性误差进行补偿，比通常的补偿方法节省了大量时间，并且避免了手工计算和手动数控键入而引起的操作者误差，同时可最大限度地选用被测轴上的补偿点数，使机床达到最佳精度，另外操作者无需具有机床参数及补偿方法的知识。
目前，可供选择的补偿软件有Fanuc,Siemens 800系列，UNM，Mazak,Mitsubishi,Cincinnati Acramatic,Heidenhain, Bosch, Allen-Bradley。
（3）数控转台分度精度的检测及其自动补偿现在，利用ML10激光干涉仪加上RX10转台基准还能进行回转轴的自动测量。
它可对任意角度位置，以任意角度间隔进行全自动测量，其精度达±1。
新的国际标准已推荐使用该项新技术。
它比传统用自准直仪和多面体的方法不仅节约了大量的测量时间，而且还得到完整的回转轴精度曲线，知晓其精度的每一细节，并给出按相关标准处理的统计结果。
（4）双轴定位精度的检测及其自动补偿雷尼绍双激光干涉仪系统可同步测量大型龙门移动式数控机床，由双伺服驱动某一轴向运动的定位精度，而且还能通过RS232接口，自动对两轴线性误差分别进行补偿。
（5）数控机床动态性能检测利用RENISHAW动态特性测量与评估软件，可用激光干涉仪进行机床振动测试与分析（FFT），滚珠丝杠的动态特性分析，伺服驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性（低速爬行）分析等。
三晶变频器S350数控机床专用-高端品牌变频器
三晶S350高性能矢量变频器
S350系列是由广州三晶电气有限公司推出的新一代高性能矢量变频器，有如下特点：
■采用最新高速电机控制专用芯片DSP，确保矢量控制快速响应
■硬件电路模块化设计，确保电路稳定高效运行
■外观设计结合欧洲汽车设计理念，线条流畅，外形美观
■结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好
■无PG矢量控制、有PG矢量控制、转矩控制、V/F控制均可选择
■强大的输入输出多功能可编程端子，调速脉冲输入，两路模拟量输出
■独特的“挖土机”自适应控制特性，对运行期间电机转矩上限自动限制，有效抑制过流频繁跳闸
■宽电压输入，输出电压自动稳压（AVR），瞬间掉电不停机，适应能力更强
■内置先进的 PID 算法，响应快、适应性强、调试简单； 16 段速控制，简易PLC 实现定时、定速、定向等多功能逻辑控制，多种灵活的控制方式以满足各种不同复杂工况要求
■内置国际标准的 MODBUS RTU ASCII 通讯协议，用户可通过PC/PLC控制上位机等实现变频器485通讯组网集中控制
三晶变频器应用于数控机床的主要特点：
1、低频力矩大、输出平稳
2、高性能矢量控制
3、转矩动态响应快、稳速精度高
4、减速停车速度快
5、抗干扰能力强。