大型數控機床精度檢測的探討

冬煦

摘 要：文章著重分析了數控機床的精確性分析的意義，簡要的介紹了其使用頻率較高的精確性規定和一般的檢測措施，而且講述了優秀的檢測措施以及設備和大規模的設備檢測特征等內容。

關鍵詞：大型數控機床；機床精度；檢測

1 精確性規定和日常使用的檢測措施

1.1 對于幾何的精確性界定

其體現了設備的一些重要零件的精確性和裝配的品質，它的該項檢測和一般的設備是一樣的，而且用到的測量設備和措施等也大致一樣，唯一有區別的是檢測規定比較多，使用的設備是非常精確的水平儀，直角尺、精密方箱、平行光管、千分尺、測微儀等。以往的監測措施多是按照手工的措施來分析，由于其是通過手工的方式來記載，很顯然它的精確性就不是很高，通常適合用到一般意義上的一些設備。

1.2 對于方位精確性的分析

指機床各坐標軸在數控系統控制下運動所能達到的位置精度，包括定位精度、重復定位精度、微量位移精度、反向間隙等，傳統檢測方法采用金屬線紋尺或步距規、電子測微計、準直儀等。如果設備的尺寸比較的大的話，它對應的物件的重量就很高，而且它的精確性不高，容易被周圍的環境等干擾，而且重復性也不好，所以不適合用到我們文章中提到的這種設備中。

1.3 對于工作精確性的分析

它是說在切削的狀態中，對設備的上述兩項要素展開的一項全面的分析，通常涵蓋兩類，一類是單項的，另一類是全面的。過去的措施中是使用鑄鐵等， 硬質合金刀具，圓度儀及三坐標測量機做試件的“圓形-菱形-方形”精度檢驗，它不能夠分析設備全部的特征，因為“圓形-菱形-方形”試驗的切削運動只在X-Y平面上進行。

2 關于其優秀的檢測措施

2.1 ML10激光干涉儀

由于激光有著非常安穩的波長，所以，在目前的世界標準中，它是僅有的被認定為可以開展該項設備檢測活動的裝置，它能夠檢測多種大小的設備，它的精確性比以前的措施要高出十倍之多，它能夠自行的獲取信息。它的前提是PC機，此時不需要手工運算，使用世界標準和我們的標準來開展運算，此種措施不但節約了時間，同時還能夠避免失誤發生。

雷尼紹ML10激光干涉儀精密度高，不但它的測量領域非常寬，而且速率很高，除此之外還有非常優秀的分辨率，比較的適合攜帶。例如，某廠采用ML10激光干涉儀、直線度光學鏡來對大型數控機床幾何精度進行檢測，能夠使用自動信息來運算，不僅精確性好，而且測定的領域也非常的寬泛 。

用雷尼紹ML10、線性光學鏡來對大型數控機床的位置精度進行測量時，使用這種設備不但可以分析設備的失誤情況，還可以自行的對發生的問題進行處理。用ML10、角度光學鏡，加上RX10轉臺基準對大型數控機床上數控回轉工作臺的分度定位精度、重復分度定位精度進行測量時，可以對任意角度位置，以任意角度間隔進行全自動測量，其精度達1弧秒。

2.2 QC10球桿儀

在數控機床精度檢測中，QC10球桿儀和ML10激光干涉儀是兩種互為輔助的儀器，哪一個都不能缺少，上述第一種設備關鍵是分析機器的精確性問題，這個設備是用來分析機器不具有精確性的要素以及分析其發生的問題等。

雷尼紹QC10球桿儀由一個安裝在可伸縮的纖維桿內的高精度位移傳感器構成，該傳感器包括兩個線圈和一個可移動的內桿。當長度變化時，內桿移入線圈，感應系數發生變化，檢測電路將電感信號轉變成分辯率為0.1μm位移信號，通過接口傳入PC機，其精度經激光干涉儀檢測可達±0.5μm。當機床按預定編寫的程序以球桿儀長度為半徑走圓時，QC10傳感器檢測到機床運動時半徑方向變化，QC10分析軟件可迅速將數控機床的直線度等從半徑變化中分離出來。

3 關于大規模設備驗收的分析

針對那些綜合化的大規模的設備來說，除了使用上面講到的優秀的檢測措施以及設備等之外，還要認真的分析如下的要素：

3.1 定位精度的檢測

檢測進口大型數控機床定位精度常用的標準有德國VD I/DGQ3441 標準和美國AMT 標準，這兩個標準測量數據的整理均采用數理統計法，即沿平行于坐標軸的某一測量軸線選取任意幾個定位點，進而對所有的點多次的開展測定，最終對信息展開全面的分析，得到均數，以及偏差和分散范圍，分散范圍代表重復定位精度，它和平均值偏差一起構成定位精度。因為被測定的方位是不一樣的，所以它的精確性的線性允差給定方式不是單一的，是有一定的差異的。

3.2 針對負荷運行開展的測試

負荷試驗是檢驗數控機床是否達到設計規定的承載能力及在負荷狀下各機構工作是否正常，它活動的穩定性和精確性等是不是可以達到規定的一個非常關鍵的方法，針對那些分散后運送使用者處的大規模的設備來講，最后的驗收的時候要認真的開展該項活動。由于再次安裝以及前期驗收等活動的外在氛圍不一樣，前期測試達標并不代表著最后的是達標的。結合相關的要求，在開展該項活動以前和后續的時候都要分析幾何精確性，工作精度試驗亦可放在負荷試驗后進行，它的意義是為了對設備開展全面的分析，為前述數控龍門銑床，其負荷試驗是在極限狀態下進行的，滑枕伸出1m，功率達120kW。

3.3 床身導軌縱向直線度的調整

大型數控機床，如數控龍門銑床等，它的長度長，而且是組合得到的。其床身導軌在垂直平面內直線度的調整，一般都按機床精度檢驗標準規定調整中凸曲線。把導軌人為地調整成中凸形狀，其實質是一種用預載產生的預應力，抵抗工作臺的重力及切削加工產生的垂直切削分力，使工作臺在切削過程中處于水平狀態，確保加工工作合理進行。一般來講，這些設備放置在溫度持續的空間中，假如按照上述說的調節為中凸的狀態的話，在運行的時候是不會發生不利現象的，不過如果安裝在平時的溫度中的話，如環境溫度為0～ 50℃或5～10℃時，設備的上方以及下部存在非常顯著的溫度的差異。在夏天的時候，其上方的氣溫非常高，而下方的自然不是很高。溫度差t1-t2使上表面伸長大于下表面，呈上拱形狀。在冬天的時候就是完全反過來的，由于t2-t1溫度差存在，下層的收縮會高過上層的，以下撓的狀態體現出來。

要想合理的因對因為導軌的溫度差異而帶來的失誤現，可使用數段成一體的床身，不使用其連接處用螺栓產生塑性變形，使其成為彈性的連接。當外在的氣溫改變的時候，其可以自行的變化，意義是為了確保它的連接地方能夠變成鉸交點。

4 結束語

針對那些大規模的綜合化的設備的驗收工作來說，不管是提前驗收，亦或是最后的驗收活動，意義都非常的關鍵，其關乎到設備的功效特征以及穩定性，同時還對制作的精確性以及全面的制作水平等有著非常深入的影響。在驗收的時候，應該認真地檢查設備的精確性等要素，使用優秀的措施和先進的設備等，只有切實的按照上述的內容來開展活動，才可以保證設備的功效得以有效的體現出來。

參考文獻

[1]熊軍.數控機床原理與結構[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[2]韓鴻鸞.數控機床的結構與維修[M].北京：機械工業出版社，2004.