高速切削數控機床的驗收

張勁英

摘 要：文章通過闡述高速切削數控機床在機械、模具行業的廣泛應用來導入機床的驗收流程，突出機床驗收是用戶購買到合格機床的重要保障，針對職業院校在高速切削數控機床驗收經驗少的特點，提出一些參考性的意見，以避免采購者在購買機床時因機床制造質量問題所造成的不必要的損失。

關鍵詞：高速切削；數控機床；驗收

在機械制造業飛速發展的今天，高速切削數控機床對機械加工過程的生產效率與質量產生著不可忽視的巨大影響，其直接決定著零件加工成本的核算。高速切削是指數控機床在機床剛性、加工精度，重復定位精度滿足要求的情況下，以高于普通數控機床10倍以上的加工效率進行生產加工的過程。

高速切削數控機床應具有高轉速的主軸，高性能CNC控制系統與高精度、高速度的傳輸與檢測系統。當前的機械加工要求機床主軸轉速越來越高，高轉速已成為衡量加工水準高低的重要標志，高質量的電主軸取代傳統主軸將是今后高速加工的必然趨勢。但是只有高速主軸并不足以應付高速加工要求，更快的零件粗加工過程對提高機械加工效率也占著重要作用，故在兼顧高速主軸的同時，高進給率也是高速加工的重要手段，這就要求機床具有高性能CNC控制系統與高精與高速的傳輸與檢測系統。高速切削數控機床傳輸數據的速度比普通型數控機床傳輸數據的速度快上十幾倍，數據傳輸采用光纖傳輸，驅動系統采用直線電機，這樣就不會在機床刀具運行過程中出現卡頓、拐角欠切、甚至死機的現象。

針對高速切削機床的廣泛應用與普及，對集機、電、氣、液于一體的高速切削數控機床的驗收，也逐漸成為大家重視的項目。高速切削數控機床的驗收是指利用高精度儀器對機床本身的機械、電路、液壓和氣動裝置等的各部分進行綜合使用性能、單項使用性能和靜態及動態精度檢測的過程，最后給出本機床性能的綜合評估。它是對高速切削數控機床從設計到制造再到安裝調試的質量，特別是對高速切削數控機床性能的總體檢驗，其直接關系到高速切削機床的功能、加工精度和綜合加工能力的可靠性。但大多數用戶對高速切削機床的驗收還存在著一定的誤區，傳統的認為機床在新出廠時已經做過合格性檢驗，只需要在生產車間進行安裝時調整高速切削數控機床床身導軌的水平位置，如果試切加工的零件在尺寸精度與位置精度上合格就認為高速切削機床通過驗收。這種想法顯然是不全面的。新出廠的高速切削數控機床在檢驗時僅把加工零件的精度作為考核測試的標準是遠遠不夠的，必須對機床本身的幾何與位置精度、加工精度、連續運轉時間、系統穩定性及機床溫升等各項做出全面的檢測。只有這樣做才能夠保證高速切削數控機床今后加工性能的穩定度，反之將會對生產加工流程的連續性造成重大的影響，產生不必要的經濟損耗。

1 高速切削數控機床驗收項目

高速切削數控機床驗收項目主要包括機床本身的制造精度、位置精度、幾何精度、連續運轉時間、切削精度等項目的檢測，以及機床本身綜合性能指標的驗收。

1.1 檢測機床本身的幾何精度

機床本身的幾何精度是機床上各個關鍵零部件及其組裝完成后的形狀、位置誤差最直觀的反映。檢測高速切削數控機床的幾何精度主要包含以下幾個內容：機床導軌的直線度、刀架運動的平行度與垂直度；主軸旋轉的徑向跳動與軸向間隙；工作臺面運動的位置精度與反向間隙；機床絲杠本身的直線度與絲杠的徑向跳動、軸向竄動誤差；工作臺與刀架的重復定位精度以及第四軸的同軸度與直線度等。被檢測機床本身的幾何精度時許多項目都是相互制約、相互影響的，必須將機床安裝位置確定后一次性調整完成；若在調整時出現某一個單項必須經過重新調整后才能符合要求的情況，則機床的每個幾何精度的驗收過程必須重新進行。

檢測機床本身的幾何精度時，常用的檢具有：高精密水平儀、直角尺、精密方箱、磁力千分表、測微儀以及高精度主軸芯棒等等。按照各有的檢測條件對機床各項幾何精度進行檢測的方法也各不相同，各個檢測項目也略有區別。同時應注意在檢測機床運動坐標軸時，為消除檢測中的誤差，應將機床通電后各移動坐標軸往復運動多次，在機床預熱的狀態下進行檢測。

1.2 檢測機床的定位精度

檢測高速切削數控機床的定位精度是指機床各個可移動坐標軸在CNC系統與伺服執行機構及電機、齒輪的聯合控制下，機床所達到的運動精度與出廠合格指標的符合程度。機床的定位精度主要取決于CNC數控系統與伺服執行機構的數據傳送誤差以及機械部件間的傳動誤差，通過試切零件所出現的位置精度誤差能夠反映出機床定位精度的高低。檢測高速切削數控機床的定位精度主要有以下幾方面內容：（1）機床運動的直線定位精度、曲線定位精度及其重復定位精度。（2）機床運動的回轉定位精度及回轉角度誤差。（3）機床運動的反向誤差與反向間隙補償誤差。（4）回轉運動的反向誤差。（5）過象限定位精度。（6）零點返回位置精度。（7）直線軸運動的失動量。（8）回轉軸運動的失動量。

1.3 檢測機床的切削精度

機床的切削精度是由機床本身的制造精度、機床運行中的定位精度、被加工零件的材質、所選用切削刀具的材質等諸多因素共同影響而形成的一項綜合精度指標。對機床的切削精度進行檢測時，可以是單項檢測，也可以是綜合項目檢驗。作為單項檢測的內容主要有：外型面的加工精度、內型面的加工精度、平面的加工精度、曲面的加工精度、螺旋面的加工精度等等。

1.4 檢驗的機床綜合性能

高速切削數控機床的綜合性能檢測主要包括主傳動系統的性能、進給傳動系統的性能、自動換刀系統的性能、定位夾緊裝置的性能、機床自潤滑系統的性能、冷卻系統的性能及各種附屬裝置的性能等等。

2 高速切削數控機床驗收流程

高速切削數控機床驗收的可分兩個部分進行：機床出廠前的預驗收和機床采購方終端驗收。

2.1 機床出廠前的預驗收

為了檢驗機床的工作性能可否滿足采購方對零件的加工質量要求及批量生產的要求，機床制造方必須對機床進行預驗收。生產商只有在機床經過連續運轉時間檢測、附加載荷實驗以及試切削加工等項目合格后方可對機床進行預先驗收。預驗收必須包括：試切削零件的精度要求及連續加工的零件數量、機床滿負荷連續運轉時間、機床性能指標、安全性、防護效果等等。高速切削數控機床預驗收主要有以下幾方面：（1）機床主要零部件的制造精度是否符合要求。（2）機床的各項參數及備件數量是否達到用戶要求。（3）機床的裝配形狀及位置精度等各項標準是否符合要求。（4）對試切零件進行加工，檢查其質量是否達到技術要求。

預驗收的合格，該批次機床在采購方與生產商協商后即可發往設備采購方所在地；在此期間生產商應負責機床在運輸過程中的各種意外損失。當設備到達目的地后，采購方應預先支付80%的機床購買款。因此，預驗收對采購方來說是一項非常重要的步驟，不可忽視。

2.2 機床采購方的終端驗收

終端驗收工作主要是由采購方根據機床出廠合格證上的各項驗收標準及己方實際所擁有的檢測設備，來檢測機床的各項性能指標。此次的檢測數據將作為該機床的最原始資料存入采購方的機床技術檔案中，今后維修時將以此作為原始依據。高速切削數控機床的終端驗收應按照國家頒布的《高速切削數控機床的制造與驗收技術要求》進行，若在驗收過程中出現分歧，應以國家有關執行標準為依據，雙方通過和平協商進行解決。終端驗收的過程分為以下幾個步驟：

2.2.1 開箱檢驗

抵達采購方場地的高速切削數控機床，設備管理處應及時進行機床的卸車與安裝，防止長期擱置戶外所造成的機床電器受潮。相關人員應及時對機床進行開箱檢查。參與此項工作的人員應包括設備負責人、機床使用者等。開箱檢驗項目的包含：（1）機床裝箱清單；（2）按照裝箱清單清點機床備件的數量、規格及其完好程度；（3）機床附帶工具、機械維修文字資料、電器維修圖形資料、機床操作說明書、機床合格證關鍵文件；（4）檢查主控機、電器柜、工作臺面等有無磕碰、變形與銹蝕等現象，并逐一如實填寫“機床開箱驗收卡”。開箱檢驗時如果發現有殘件、缺件或工具規格不符，以及機床遭到嚴重的碰撞損傷、甚至變形等足以影響機床使用的情況，應及時與生產商反映、取證及索賠等。

需要說明的是，一般機床的驗收都是以生產方出廠時的檢驗項目來進行的，同時按照購買合同中的技術協議或條款中約定的檢驗項目來檢查。機床生產方不會將機床所有配件的配置清單和型號附于協議中，但購買方可以特殊與其約定一些關鍵的零部件，如主軸軸承和絲桿等。

2.2.2 外觀檢查

外觀檢查主要包括機床的外觀和電器柜的開箱檢查，指采購方在不使用任何輔助儀器，只通過觀察就可以進行的各種檢查。例如：機床鑄件有無損傷，機床外漆有無損傷與脫落，機床各部分是否聯接可靠，機床電器柜內的走線是否零亂，電器控制柜中的數據顯示單元、PLC電路板、伺服系統等部件是否有破損，機床防護裝置是否完好，外部電線是否有無裸漏等等。

2.2.3 機床性能及功能的驗收

（1）機床性能的驗收

機床性能的驗收主要通過機床的試運行，檢查機床各運動部件在啟停和運轉過程中有無異常象聲響，主軸旋轉有無噪音、皮帶是否打滑、冷卻裝置及防護裝置是否正常工作。檢查機床硬限位與軟限位裝置是否安全可靠，各運動部件的自保護功能、電壓欠缺保護功能、電機過熱或過載自動停機功能等等。

（2）機床功能的驗收

機床所配備的數控系統因機床類型的不同而各有差異，但同一型號的數控系統所具有的標準功能是相同的。機床功能的檢測與驗收就是使用者按照隨機配備的機床操作說明書，采用手動或自動的方式檢測設備所具有的主要功能，如：采用手動操作檢驗手動操作的準確性；采用點動操作檢驗動作的靈活性及穩定性；任選一主軸做啟動、停止、正轉、反轉的連續性試驗；主軸無極轉速變換試驗；冷卻與潤滑系統檢驗；夾緊裝置的靈活性與可靠性試驗；程序的編輯與輸入試驗；刀具位置補償、間隙補償、螺距補償功能性試驗等。

機床功能檢驗的最好方式是由機床操作者編制一個檢驗程序，讓機床在負載與空載兩種情況下連續運行12小時或24小時，檢驗機床各運動項目動作的可行性和平穩性，在輕切快跑與重切慢跑兩種方式下充分發揮機床的極限性能。用于檢驗的程序應盡可能把機床的功能全部包括進去，以達到充分檢驗各項功能的效果。需要注意的是當生產商所提供的機床零部件質量較差時，廠家有可能會通過對機床補償值的調整來達到用戶所要求的標準。這種利用軟件參數調整來替代更換零部件的方法，降低了機床的維修成本，卻侵害了用戶的利益。最后提醒用戶要檢查機床的串口通訊是否正常，以保證日后生產加工的正常運行。

參考文獻

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