数控机床精度评价新方法
机床精度检测方法
大型数控机床验收的几个问题对集机、电、液、气于一体的进口大型数控机床(含加工中心)的验收，无论是预验收、还是最终验收，都是十分重要的。
它是对机床设计、制造、安装调试的质量，特别是对机床精度的总体检验。
它直接关系到机床的功能、可靠性、加工精度和综合加工能力。
然而在实际验收中，常常会出现一些带有技术性或管理性的问题。
如果不能得到及时的正确处理，将会影响到机床的验收质量。
1 定位精度的检测检测机床的定位精度，常用标准有两种：·德国VDI/DGQ3441标准(机床运行精度和定位精度的统计方法)。
·美国AMT标准(美国机械制造技术协会制定)。
用两个标准，测量数据的整理均采用数理统计方法。
即沿平行于坐标轴的某一测量轴线选取任意几个定位点(一般为5～15个)，然后对每个定位点重复进行多次定位(一般为5～13次)。
可单向趋近定位点，也可以从两个方向分别趋近，然后对测量数据进行统计处理，求出算术平均值。
进而求出平均值偏差、标准差、分散度。
分散度代表重复定位精度，它和平均值偏差一起构成定位精度，两者之和是在任意两点间定位时可能达到的最大定位偏差。
由于被测坐标轴长度不尽相同，因而其定位精度的线性允差的给定方式不应是单一的，而应有所区别。
国标GB10931-89数字控制机床位置精度的评定方法中规定，轴线定位精度线性允差的给定方式主要有以下几种：·在全行程上规定允差；·根据被测对象长度分段规定允差；·用局部公差方式规定允差；既规定局部公差，同时也规定全行程允差。
东方汽轮机厂从德国科堡(COBURG)公司进口工作台5m×17m的数控龙门铣床(下称龙门铣)，共有X、Y、Z、W四个坐标轴。
只有Z轴长度小于2m、最长的X轴全行程为17.70m；从意大利贝拉尔蒂(BRERADI)公司进口的镗杆直径250mm的落地式数控镗铣床，X轴(立柱移动)长23m，Y轴(镗头升降)长7m。
数控机床精度检验内容
数控机床精度检验内容数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，其精度直接影响着加工零件的质量和精度。
因此，对数控机床的精度进行检验是非常重要的。
下面将介绍数控机床精度检验的内容。
首先，数控机床的精度检验包括几个方面，几何精度、运动精度和位置精度。
几何精度是指机床各轴线的几何误差，包括直线度、平行度、垂直度等；运动精度是指机床在运动过程中的动态精度，包括加工速度、加速度、减速度等；位置精度是指机床在停止状态下的定位精度，包括定位误差、重复定位精度等。
这些精度指标直接影响着数控机床加工零件的精度和表面质量。
其次，数控机床精度检验的方法主要包括几种，静态检验、动态检验和综合检验。
静态检验是指在机床停止状态下对各轴线的几何精度进行检测，可以通过测量仪器进行测量，如千分尺、角尺等；动态检验是指在机床运动状态下对运动精度进行检测，可以通过加工模拟零件进行加工，然后进行测量分析；综合检验是指将静态检验和动态检验相结合，对机床的整体精度进行评估。
另外，数控机床精度检验的标准主要包括国家标准和行业标准。
国家标准是指由国家相关部门颁布的针对数控机床精度的检验标准，如GB/T19001-2008《数控机床检验标准》等；行业标准是指由行业协会或企业制定的针对特定类型数控机床的检验标准，如《数控车床精度检验标准》等。
在进行数控机床精度检验时，需要严格按照相关标准进行检验，以确保检验结果的准确性和可靠性。
最后，数控机床精度检验的意义在于保证机床加工零件的精度和质量，提高加工效率和加工精度，降低加工成本，提高产品的竞争力。
通过定期对数控机床进行精度检验，可以及时发现机床的精度问题，进行调整和维护，确保机床的稳定性和可靠性，延长机床的使用寿命。
综上所述，数控机床精度检验内容包括几何精度、运动精度和位置精度，检验方法包括静态检验、动态检验和综合检验，检验标准包括国家标准和行业标准。
通过精度检验可以保证机床的加工精度和质量，提高产品的竞争力，具有重要的意义和价值。
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。
机床加工精度评估标准
机床加工精度评估标准一、引言机床加工是制造业中重要的工艺环节之一，其加工精度的高低直接影响产品的质量和性能。
为了确保机床加工的精度符合要求，并满足不同行业的标准，制定机床加工精度评估标准是必要的。
本文将从机床加工精度的定义、国内外标准的现状、机床加工精度评估的方法与步骤等方面进行论述。
二、机床加工精度的定义和分类机床加工精度是指机床在工作过程中所能够实现的加工尺寸与理想加工尺寸之间的偏差。
根据国际标准ISO230-1的分类，机床加工精度可以分为几个方面：位置精度、重复定位精度、直线度、圆度、平行度、垂直度等。
三、国内外机床加工精度评估标准的现状1. 国际标准国际标准ISO 230系列是用于机床加工精度评估的国际标准，包含了各种机床的精度评估方法和要求，广泛应用于全球范围内。
2. 国内标准国内对机床加工精度评估的标准主要有国家标准、行业标准和企业标准等。
其中，国家标准是指由国家标准委员会发布的相关规定，行业标准是指由各行业协会或组织制定的评估标准，企业标准是指由具体企业自行制定的内部评估标准。
四、机床加工精度评估的方法与步骤1. 数据采集机床加工精度评估的第一步是数据采集，通过测量机床在工作过程中的加工尺寸，获得实际加工尺寸数据。
2. 数据处理在获得实际加工尺寸数据后，需要进行数据处理，包括数据清洗、数据校正等步骤，确保数据的准确性和可靠性。
3. 加工精度计算根据数据处理后的加工尺寸数据，利用相应的计算方法和公式，计算机床的加工精度。
例如，对于位置精度，可以采用误差最大法或综合评估法进行计算。
4. 评估结果分析在计算得到机床加工精度后，需要进行评估结果的分析与判定。
通常将评估结果与相应的标准进行对比，判断机床的加工精度是否符合要求。
五、机床加工精度评估标准的应用1. 产品质量控制通过机床加工精度评估标准的应用，可以有效控制产品的加工质量，提高产品的一致性和稳定性。
2. 设备选型指导机床加工精度评估标准可以作为企业在选购机床设备时的参考依据，帮助企业选择符合要求、性能稳定的机床设备。
数控机床及加工中心的精度评定
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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
第9 章 数控机床及加工中心的精度评 定
• 9. 1 数控机床及加工中心精度的基本概念 • 9. 2 数控机床及加工中心精度的主要检测项
目 • 9. 3 数控机床及加工中心的定位精度 • 9. 4 数控机床及加工中心的工作精度
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9. 1 数控机床及加工中心精度的基本 概念
• 数控机床及加工中心不仅应能实现自动控制刀具和工件的相对切削运 动, 进行高效率的自动加工, 同时还应满足工件规定的加工精度。
• 机床的几何精度是指机床的主要运动部件及其运动轨迹的形状精度和 相对位置精度。它对工件的加工精度有直接影响, 因而是衡量机床质 量的基本指标。几何精度通常在运动部件不动或低速运动的条件下检 查, 其中主要包括: .
• (1) 导轨的直线度: 导轨是机床主要运动部件(如刀架、工作台等) 的运 动基准。
• 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。
数控车床工作精度验证
工件图
允差
尺寸 ﹤100 ﹤150 ﹤250 ﹤350 ﹤500
﹤750
范围1 0.008 0.010 0.015 — — — 0.010 0.003
范围2 — — — 0.020 0.025 0.035 0.020 0.005
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BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
轮廓的偏差检验方式
• 在数字控制下用一把单刃车刀车削试件的 轮廓。
工件图
• 所示的尺寸只适应于范围2：最大为 500。
• 对于范围1：最大为250机床的尺寸可 以由制造厂按比例缩小。
允差
• 范围1：最大为250的情况：0.030 • 范围2：最大为500的情况：0.045
基准半径的轮廓变化、直径的尺寸、 圆度误差检验方式
机床工作精度验证意义
• 数控机床完成以上的检验和调试后，实际 上已经基本完成独立各项指标的相关检验， 但是也并没有完全充分的体现出机床整体 的、在实际加工条件下的综合性能，而且 用户往往也非常关心整体的综合的性能指 标。所以还要完成工作精度的检验，以下 分别介绍数控车床的相关工作精度检验。
• 对于数控车床，根据GB/T 16462----1996 《数控卧式车床 精度检验》国家标准进行
工件图
范围1：最大为250 范围2：最大为500 Dmin=0.3L
允差
• 范围1：最大为250的情况：
– 圆度：0.003 – 切削加工直径的一致性：300长度上为0.020
五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估
五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估五轴数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造等领域。
然而，由于各种因素的影响，五轴数控机床在加工过程中存在一定的误差。
为了提高加工精度和可靠性，需对误差进行补偿并进行评估。
五轴数控机床的误差主要包括几何误差和运动误差。
几何误差是由于机床结构的制造和组装误差、刚性变形等原因引起的，主要包括平行度误差、垂直度误差、位置误差和角度误差等。
运动误差是由于伺服系统、控制系统等原因引起的，主要包括滞后误差、迟滞误差和不平衡误差等。
这些误差会直接影响加工件的精度和表面质量，因此对误差进行补偿和控制是提高加工质量的关键。
误差补偿是通过测量和分析机床误差，通过数学模型将误差量纳入控制系统，使其在加工过程中进行补偿。
首先需要对机床进行检测和测量，获取机床的误差信息。
常用的检测方法包括激光干涉仪、刚度测试仪等。
其次，通过数学建模和仿真，分析机床误差的来源和特性，建立误差补偿模型。
最后，将误差补偿模型嵌入控制系统中，实现误差的实时补偿。
误差评估是对机床的精度和可靠性进行评价和监控。
通过定期对机床进行精度测试和性能测试，可以得到机床的测量数据。
然后，对测试数据进行统计分析和处理，计算出机床的误差指标，并与加工要求进行比较。
例如，常用的误差指标包括定位误差、重复定位误差、轮廓误差等。
对于超出允许范围的误差，需要进行调整和维修，以确保机床的加工精度和可靠性。
同时，还可以采用传感器和监控系统对机床进行实时监测和预警。
通过安装传感器在关键部位，可以实时感知机床的工作状态和性能，监测其误差变化和趋势。
一旦发现异常情况，监控系统可以及时报警，并进行相关维护和处理。
这样可以避免机床在加工过程中出现严重误差，保证加工质量和工作安全。
总结起来，五轴数控机床误差补偿和精度可靠性评估是提高加工质量和效率的重要手段。
通过对机床误差的测量、建模和补偿，以及对机床精度和可靠性的评估和监控，可以实现机床加工精度的提高和工作可靠性的保证。
数控镗铣床的精度检测和调试方法
数控镗铣床的精度检测和调试方法数控落地型镗铣床的精度包括机械部件的精度和电气控制系统的检测精度。
机床的各个机械部件都不同程度的存在误差，机械传动链上的机构、零部件之间都存在或有潜在的误差，这些误差会随传动链累积，最终反映在加工工件上。
数控机床中的检测装置会检测这些误差，由数控系统分析之后做出补偿，最终消除这些误差，但数控系统、驱动单元、检测装置这些电气元器件本身也存在误差，我们称之为电气控制系统的检测误差。
在全闭环数控系统中，光栅尺直接检测工作台等移动部件的位置，编码器检测驱动电机的转速和主轴的转速，形成环形控制系统。
可以极大的消除机械传动链的各级误差。
半闭环控制和开环控制的数控机床，其精度在很大程度上取决于机床的机械传动链，电气控制系统的检测精度趋于其次。
数控落地型镗铣床的机械结构包括水平导轨、滑座、立柱、主轴系统四大部分，如图1所示。
拥有X、Y、Z、W四个坐标轴，可实现四轴三联动。
图1 数控镗铣床的机械结构数控落地型镗铣床的机械精度有X轴、Y轴的直线度和平行度，Z轴、W轴的直线度，Y轴的扭曲度，Y轴相对于XOZ平面的垂直度，Z轴、W轴相对于XOY面的垂直度。
具体的表现为水平导轨的直线度和平行度；立柱导轨的直线度和平行度；滑枕和镗杆的运动直线度和垂直度。
一、水平导轨的精度检测和调试方法水平导轨的精度包括两导轨的直线度和平行度两项精度。
1、水平导轨直线度的检测方法机床同一轴向的的导轨分为基准导轨和非基准导轨，通常先对基准导轨（有镶条和静压）进行检测和调试，然后以基准导轨为标准对非基准导轨进行检测和调试。
水平导轨直线度的检测方法分两步进行，分别检测导轨在水平面内和竖直面内的直线度。
在水平面内的直线度用钢丝、显微镜进行检测，如图2所示。
具体的方法为牵一根钢丝固定在被测导轨的两端，用显微镜以同一标准给钢丝的两端对零，然后以导轨的基准面为导向面移动显微镜，在每个侧顶处测量并记录导轨导向面偏移钢丝的相对距离。
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２ 数控机床精度分类及运动精度的定义
从 外在表现来看 ， 机 床 精 度 可 以分 为 两 大 类 ：
类是 由几何误差和热误差等引起的 ， 与机床运动 进 给率 大小 无 关 的准静 态 精度 ； 另一 类 是 源 于控 制
一
作 用 和加 减 速 过 程 中的结 构 变 形 、 振动 ， 且 随 编 程 进 给 率大小 的不 同而变 化 的动态 精度 Ⅲ 。 Ｋｏ ｒ ｅ ｎ在 １ ９ ８ ３ 年 指出 ， 加 工 中 的运 动 误 差 来 源 大 致 可 以分 为 ３ 类： 第１ 类 来 自切 削 效应 ， 即刀 具 变 形、 颤振 和刀 具 一 工 件 的热 变 形 ； 第２ 类 来 自某些 机
２ ０ １ ３ 年第 １ ５ 卷第 １ 期 ９ ３
通常非常显著 ， 事实上在高速定 位系统 中 ， 机 械或 结构 振动 是影 响轮 廓性 能 的最重要 的因素 。
Ｓ ｃ ｈ ｍｉ ｔ ｚ 在２ ０ ０ ８ 年指出 ， 工件 精 度 ， 即工 件 对尺 寸 与几 何形 状要 求 的符 合程 度 ， 有４ 个 主要 来 源 ， 分 别为几何误差 、 热 变形 误 差 、 由控 制 与 机 械 特 性 决 定 的跟 随误差 和 由切削 力 引起 的误 差 ∞ 。值得 注 意
数控机床精度评价新方法
赵 万 华 ， 张 俊 ， 刘 辉 ， 杨 晓君 － ，
（ １ ． 西安交通大学机械工程学 院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ４ ９ ； ２ ． 西安交通大学机械制造系统工程 国家重点 实验 室 ， 西安 ７ １ ０ ０ ４ ９ ）
【 摘要】 传 统的定位精度与重 复定 位精度等指标是在 准静态下评价数控 机床（ Ｃ Ｎ Ｃ ） 性 能的 ， 无法反 映数控 机
基于以上研 究 ， 考 虑到高速数控机床 的特 点 ，
本 文 提 出～ 种 数 控 机 床 精 度分 类 和各 类 误 差 的 定 量 定 义方 法 。如 图 ｌ 所示 ， 数 控机 床 的最 终 精度 是 设 计 工 件 的理 想 形 状 与 加 工 获 得 的 实 际 形状 之 间 尺寸 、 形 状 的 符合 程 度 ， 即图 １ 中曲面ｆ （ ｘ ， Ｙ ， ｚ ） ＝ ０
床在运 动和加工过程 中的精度 。首先 从数控机床 的数控 、 伺服、 机 械等环节在服役 态下所表现 出来 的性 能出 发， 提出一种对数控机床更有针对性 的 ， 以运动精度为指标 的机床精度 评价新方法 ， 通过数控 指令 与运 动轴 实 际 位移 的符合程度 即运 动精度 来评 价机床精 度 ， 然后 给 ｍ了具体 的评价 指标 ， 并提 出 了评 价指标 的测量 方 法 。分 析表明 ， 这 种新 的机床运 动精度描述评价 方法能够 系统 、 全 面地评 价数控机床关 键性能的优劣 。最后 从数控 、 伺服和机械角度分别 阐述 了影响运动精度 的因素。
械缺陷 ， 如轴间不垂直 、 运动轴间隙、 爬行 ； 第３ 类来 自控制与轴动态特性 。在数控机床中， 第３ 类误差
Ｏｌ ２ — １ ０ ． １ ０ 【 收稿 Байду номын сангаас期】 ２
【 基 金 项 目】 国家重 点基础 研究发 展计划 资助项 目（ ２ ０ ０ ９ Ｃ Ｂ ７ ２ ４ ４ ０ ７ ） ； 国家 科学 重大专 项 （ ２ ０ １ ０ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ １ ４ — ０ １ ５ ） ； 国家 自然科 学基 金重点 资助
一
从数控机床 的数控 、 伺服 、 机械等环节在服役态下 所 表现 出来 的性 能 出发 ， 提 出一 种 对数 控 机 床更 有 针对 性 的 ， 以运 动精 度 为 指标 的机 床精 度 评价 新 方 法， 通过数控指令与运动轴实际位移 的符合程度 即 运动精度来评价机床精度 ， 然后给出了具体的评价 指标， 并 提 出 了评 价 指标 的测 量 方 法 。分 析 表 明 ， 这 种 新 的机 床 运 动 精 度 描 述 评 价 方 法 能 够 系 统 全 面地评价数控机床关键性能的优劣 。最后从数控 、 伺服和机械角度分别阐述了影响运动精度 的因素。
项 目（ ５ １ ２ ３ ５ ０ ０ ９ ）
１ ９ ６ ５ ， Ｉ － ） ， 男， 辽宁本溪市人 ， 教授， 博士生导师 ， 主要研究方向为高档数控机床机电集成技术 ； Ｅ — ｍａ ｉ ｈ ｗ ｈ ｚ ｈ ａ ｏ ＠ｍａ ｉ ｌ ． ｘ ｊ ｔ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ ｌ ｌ ＇ 【 作者简 介】 赵万华（
［ 关键词】 数控机床 ； 运动精度 ； 评价指标 ； 影 响因素
时１ 图分类号】 Ｔ Ｇ ６ ５ ９ 【 文献标识码】 Ａ 【 文章编 号１ １ ０ ０ ９ — １ ７ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ — ０ ０ ９ ３ — ０ ６
１ 前 言
高速数控机床的高速 、 高加速度运动对伺服控 制提 出了更高 的要求 ， 如更高的控制带宽 、 更大 的 调速范 围 、 更短的控制周期和测量周期等 ； 而 且 大 幅值 、 高频宽 的驱动力 、 惯性力 、 切削力会激励起机 械系统显著 以及更 高频率 的振 动 。这使得 由以上 因素所引起 的误差远超过其他误差 （ 几何误差 、 热 误差 ） 而成为主导误差ｎ ， 。同时由于工作条件的极 端化 ， 高速数控机床 中控制一 伺服驱 动一 机械问的多 层次相互作用 ， 即机 电耦合行为更加突 出 ， 成为考 察 上述 误 差 时必 须 考虑 的重 要 因素 】 。但 目前 在 数 控 机 床 研 究 中缺 乏 这 方 面 的 准 确 定 义 和 系 统 的 机 理分 析 与权威 的测量 评价 方法 。 此外 ， 在工程应用 中 ， 一般利用定 位精度和重 复定位精度来评价数控机床运动过程 的精度 ， 这是 种准静态的测量评价方法 ， 无法表征数控机床在 运 动中的瞬态 过程 （ 启停 、 加减速 、 换 向等 ） 和稳 态 过程 中的机 床精度 ， 尤其是随着对数控机床进给速 度 和精度要求 的提高 ， 这种准静态的测量方法和评 价指标 的弊病 和不足就更加 明显 。为此本文首 先