机床几何精度检验.

河北师范大学机床几何精度检验实验指导书专业__________班级________实验小组成员_______________________________________一、实验目的1、熟悉机床几何精度检验的内容原理和方法和步骤。

2、掌握仪器的使用以及实验数据的处理，误差曲线的绘制等。

3、通过实验了解被实验机床几何精度情况及与加工精度的关系，掌握机床几何精度检验方法。

4、深刻理解加工精度的概念，认识机床精度的重要性。

二、实验设备和仪器设备：CA6140车床1台，C620-1车床两台仪器：框式水平仪1个，验棒2个，千分表3个，磁力表座3个。

三、实验内容四、实验方法及步骤（一）床身导轨的直线度和导轨在同一平面在内1、床身导轨在垂直平面内的直线度将水平仪纵向放置在溜板上靠近和床身结合点前导轨处，从刀架处于主轴箱一端的极限位置开始，自左向右一次移动溜板，每次移动的距离应等于或接近于检验局部误差的长度。

记录溜板在每一位置时水平仪的读数。

2、床身导轨在同一平面内检验方法同上，但水平仪横向放置在两导轨间的流板上。

（二）溜板移动在水平面内的直线度在前后顶尖顶紧一根检验棒，刀架上装一千分表，使其测头转在检验棒的側母线上。

调整尾座，使千分表在检验棒的两端相等。

然后移动溜板检验，千分表在溜板全部行程上的读数的最大代数值差，就是溜板移动在水平面内直线度误差。

（三）主轴定心轴颈的跳动将千分表安装在机床固定部件上，使千分表测头垂直于主轴定心轴颈并触及主轴定心轴颈；旋转主轴，千分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差。

（四）主轴锥孔中心线的径向跳动将检验棒插在主轴锥孔内，把千分表安装在机床固定部件上，使千分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录千分表的最大读数差值，在a、b 处分别测量。

标记检棒与主轴的圆周方向的相对位置，取下检棒，同向分别旋转检棒90 度、180 度、270 度后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。

机床几何精度检查方法1.平行度检查：平行度是指机床工作台面和滑块导轨面之间的平行度。

平行度检查方法有两种：a.对称刀法：将刀具切削平台上的两条平行的工作台面，如果产生的两个切削刃的切削痕迹平行，则说明机床的平行度良好。

b.对称检查法：通过光束反射法和光束干涉法对工作台面进行检查，当光束的反射或干涉结果在一定范围内保持平行时，可以判定机床的平行度良好。

2.垂直度检查：垂直度是指机床工作台面和滑块导轨面之间的垂直程度。

垂直度检查方法有两种：a.比较法：使用专用的垂直度测量仪器，将其与机床工作台面和滑块导轨面对准，通过读取仪器上的刻度来判断机床的垂直度。

b.三点法：在机床工作台面上选取三个非共线的点，在滑块导轨面上同样选取三个非共线的点，通过比较两组点之间的水平和垂直距离，来判断机床的垂直度。

3.线性度检查：线性度是指机床工作台面或滑块导轨面上的线段与其中一参考线之间的偏差。

线性度检查方法有两种：a.平面对法：通过在工作台面或滑块导轨面上放置一个平面平行器，将其与参考线相对齐，然后通过计算平面平行器上的刻度差来判断线性度。

b.对称法：通过在工作台面或滑块导轨面上放置两个平面平行器，并将其与参考线相对齐，然后通过比较两个平面平行器上的刻度差来判断线性度。

4.圆度检查：圆度是指工作台面或滑块导轨面上的圆形轮廓与其真实圆形轮廓之间的偏差。

圆度检查方法有两种：a.对称法：通过在工作台面或滑块导轨面上放置一个圆度仪，将其与圆形轮廓相对齐，然后通过读取仪器上的刻度来判断圆度。

b.分割法：通过固定一个参考点，并将工作台面或滑块导轨面上的圆形轮廓分割成若干等分，在每个等分处测量偏差，然后通过计算平均偏差来判断圆度。

以上是机床几何精度检查的一些常用方法，通过使用这些方法可以对机床进行全面的几何精度检查，确保机床的精度符合要求。

机床的几何精度检验机床几何精度检验，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、数控机床地脚螺栓处于压紧状态下进行。

机床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，机床主轴按中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、数控机床直角尺、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。

1．卧工加工中心几何精度检验1)主轴回转轴线对工作台面的平行度。

2)工作台面的平行度。

3)主轴在Z轴方向移数控机床动的直线度。

4)X、r、Z坐标轴的相互垂直度。

5)X、Z轴移动时机床工作台面的平行度。

6)J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。

2.X轴直线度测量将1000mm平尺放在机床工作台上，使平尺工作面垂直于工作台面且与X轴方向一致；将装有杠杆千分表的磁力表座吸在主轴下端，表头与平尺工作面接触，移动工作台调整平尺使其两端的千分表读数相同，移动工作台使千分表表头从平尺一端向另一端移动，千分表读数的最大变动量即为机床X轴的直线度误差。

3.X、Y轴移动的垂直度将500mmx500mm方框尺平放在工作台上，同时将装有杠杆千分表的磁力表座吸在主轴下端，表头与方框尺X方向工作面接触，在X方向移动工作台使表头在两端的读数一致，然后使表头与方框尺Y方向工作面接触，在Y方向移动工作台，此时表头读数的最大变动量即为机床在X、Y方向上的垂直度误差。

4.主轴孔的径向跳动将300mm检验棒插入主轴锥孔中，用千分表头分别与检验棒近主轴端和300mm远端接触，手动旋转主轴，表头读数的最大变动量即为机床主轴孔的近端及300mm远端的径向跳动。

检验内容、公差测量方法、工具测量原理示意图直线度长度测量法平尺法：在垂直平面内测量平尺应尽可能放在使平尺具有最小重力挠度的两个量块上。

读数表安装在具有三个接触点的支座上并沿导向平尺作直线移动进行测量，三个接触点之一应位于垂直触及平尺的千分表杆的延伸线上。

对平尺的已知误差加以处理。

平尺法：在水平面内测量采用一根水平放置的平尺作为基准面。

读数表在与被检面接触情况下移动，并触及基准面。

放置平尺时，使其在线的两端读数相等，可直接读出该线相对于连接两端点的直线的偏差。

采取翻转法是能把作为基准面的平尺所具有的直线度偏差从测量结果中排除。

钢丝和显微镜法张紧一根直径0.1mm的钢丝，使其尽可能地平行于被检线。

对位于水平面内的MN而言，用一个垂直安装并装有水平测微移动装置的显微镜，即可读出被检线对代表测量基准的张紧钢丝在水平面XY内的偏差。

准直望远镜法当用准直望远镜检验时，所要测量的高度差a 等于望远镜轴线与标靶上显示的标记之间的距离，它可以在十字线上直接读出，或用光学测微计读出。

望远镜的光学轴线构成了测量基准。

准直激光法激光束用作为测量基准。

光束对准沿光束轴线移动的四象限光电二极管传感器。

传感器中心与光束的水平和垂直偏差被测定并传送到记录仪器。

激光干涉法测量基准由双镜反射器确定。

用激光干涉仪和专用光学组件来测定标靶对双镜反射器对称轴线的位置变化。

一条线在一个平面内的直线度在平面内的一条给定长度的线，当其上所以的点均包含在平行于该线的总方向且相对距离与允差相等的两条直线内时，则该线被认为是直线。

在空间内的一条线的直线度在空间内的一条给定长度的线，当其在给定的平行于该线的总方向的两个相互垂直平面上的投影满足平面内的直线度要求时，则认为该空间线为直线。

公差的确定在测量平面内公差 t 由通过两条相隔距离为 t 且平行于代表线 AB 的两条直线来限定。

图中的最大偏差为 MN。

L ≤ L 1, T (L) = T 1L 1 < L < L 2, T (L) = T 1 + (T 2-T 2) * (L-L 1) / (L 2 - L 1)L ≥ L 2, T (L) = T 2角度测量法精密水平仪法精密水平仪沿被检线依次放置，测量基准线为水平线。

检验内容、公差测量方法、工具测量原理示意图平面度确定平面或者代表面的总方向，是为了获得平面度的最小偏差，通常采用的方法有：- 一个被检平面内适当选择的三点，在靠近边缘部分上存在无关紧要的局部缺陷可以忽略不计。

- 按划分的点用最小二乘法计算的平面。

在被检面上涂上红丹或者用轻油稀释的氧化铬。

将平板放在被检面上进行恰当的往复运动，取下平板并记录被检面每单位面积接触点的分布情况。

在表面的整个范围内接触点的分布均匀，并不少于一个规定值。

这种方法适用于小尺寸较精密的平面（刮过或者磨过的平面）。

用移动平尺所得的一组直线测量首先用一些基准点建立一个理论平面。

在检验面上选择a、b、c三点作为零位标记，将三个等高块放在这三点上。

将平尺放在a、c点上，在检验面的e点放置可调量块，使其与平尺的下表面接触。

再将平尺放在b、e点上即可找到d点的偏差。

用平尺、精密水平仪和千分表测量测量基准由两根借助精密水平仪到达平行放置的平尺提供。

平尺R1、R2应有足够的刚度，使基准平尺的重量产生的挠度忽略不计。

建立一个测量基准，根据测量基准测量出偏差并加以标绘。

标绘是在有规律的方格的不同节点上进行的。

矩形表面的测量基准平面由两条直线OmX和OO'Y确定，此时O、m、O'是被检面上的三个点。

圆形轮廓表面的测量采用沿边缘的圆周和直径进行测量- 在两个垂直直径上- 在连接边缘点的正方形的四边上圆周检验：在一个均衡座A上放置水平仪，并以匀称的间隔绕平板周边移动。

直径检验：按照对一条线的直线度测量的任何一种方法进行。

用平板测量用平板和千分表测量测量装置由平板和千分表组成，千分表装在具有一个基座的支架上，基座在平板上运动。

有两种测量方法：- 被测部件放在平板上：平板尺寸和千分表支架开度足够大使整个表面都能测量。

- 平板与被测面相对放置：用一个尺寸与被测面尺寸相似的平板进行测量。

用平尺测量平面度用精密水平仪测量平面度当测量工具从一个位置移向另一个位置时，这是目前所知的能够保持测量基准方向恒定（水平）的唯一方法。

机床几何精度检测方法
1.机床床身平整度检测
机床床身平整度是指机床的工作台面是否平整，一般采用平板测量法进行检测。

该方法需要使用精工平板将其放置在机床工作台上，然后使用测量仪器测量平板与工作台的接触点的高低差值，以此来评估机床的床身平整度。

2.导轨定位精度检测
机床导轨定位精度是指导轨摩擦对机床工件加工精度的影响程度，一般采用划线法进行检测。

该方法需要在工作台上放置一张划线板，在导轨上依次进行划线，然后使用显微镜或测量仪器测量划线板上的划痕位置，通过比对划线位置与设定位置的偏差大小来评估导轨的定位精度。

3.回程精度检测
机床回程精度是指机床在回程过程中，工作台或主轴的精确位置定位能力。

一般采用工件比对法进行检测。

该方法需要在机床工作台上放置一组有相对位置关系的工件，然后分别进行前进和回程操作，最后使用测量仪器测量工件的位置偏差，以此来评估机床的回程精度。

4.运动误差检测
机床运动误差是指机床在加工过程中，由于机械结构本身的不完美或动力参数的不一致引起的运动误差。

一般采用激光干涉法进行检测。

该方法需要将激光传感器安装在机床工作台上，然后利用激光干涉仪测量工件表面的运动轨迹，通过分析激光干涉信号的变化来评估机床的运动误差。

除了以上几种常用的机床几何精度检测方法，还有一些其他的检测方法，如摄影测量法、光电测量法等。

这些方法在实际应用中根据不同机床
类型、要求和所需精度选择使用，以确保机床几何精度的准确性和稳定性。

最终，通过对机床几何精度的检测和评估，能够及时发现和纠正机床存在
的问题，提高机床加工的质量和稳定性。

机床几何精度检测方法几何精度检测方法一百分表、千分表及杠杆千分表的特点及适用范围百分表的分度值为0.01mm，其读数清晰，表针跳动较小，常用的一般分为0～5、0～10mm 两种量程，测量时测杆的压缩量一般为0.15～0.2mm（如图1），适用于较低精度要求的测量。

百分表经过震动后测杆可以很容易的回到原始位置，在震动的情况下检测不易磨损，损坏率低。

千分表（指常用的指针式或压杆式千分表）的分度值为0.001mm，因其比百分表的放大比更大，分度值更小，测量的精确度更高，适用于较高精度要求的测量。

千分表受到震动后测量杆不容易恢复到原始位置，可能会影响到检测数据的真实性，因此在震动较小的情况下使用较好（如图2）。

杠杆千分表体积小巧，测杆可以按需转动，并能以正反两个方向测量工件，因此常用于间78隙较小的槽、孔、浮动件（如测量丝杠远端跳动）等千分表难以测量的情况，其测杆压缩量一般为0.03～0.06mm（如图3），灵敏度高。

同样杠杆千分表适合在震动小的情况下使用。

另外杠杆千分表不适合长期在压缩量较大的情况下工作，因为压缩量过大会造成测量数据失真，误差变大，而且会加快杠杆千分表各部件的磨损，使其老化，失去作用，因此在测量空间允许的情况下，一般优先选用千分表或百分表。

图1 百分表图2 千分表79图3 杠杆千分表二测量前提说明1. 本说明所有图示均以Carver600G为例；2. 在检测前应保证测量所用仪器可以正常使用；3. 在检测前应保证测量所用工具以及被测部分的清洁；4. 在测量过程中移动各轴时，进给速度不能过大，一般为1.8m/min左右；5. 本说明所指方向（即前、后、左、右）均为人站立在机床正面，面对机床时（如图4）。

图480三、各精度指标的检测方法1.检测、调整床身水平度1.1 所需工具水平仪（刻度值为0.02mm）、活动扳手1.2准备工作1）检查水平仪精度是否符合标准将水平仪水平放置，读出气泡位置，然后将水平仪原地旋转180°，比较旋转前后水平仪气泡位置。

机床的精度‎主要包括机‎床的几何精‎度、机床的定位‎精度和机床‎的切削精度‎。

现根据我在‎日常工作中‎所积累的经‎验，就这些精度‎的检测项目‎、检测方法及‎注意事项进‎行综合的说‎明。

1的几何精度‎编辑数控机床的‎几何精度反‎映机床的关‎键机械零部‎件（如床身、溜板、立柱、主轴箱等）的几何形状‎误差及其组‎装后的几何‎形状误差，包括工作台‎面的平面度‎、各坐标方向‎上移动的相‎互垂直度、工作台面X‎、Y坐标方向‎上移动的平‎行度、主轴孔的径‎向圆跳动、主轴轴向的‎窜动、主轴箱沿z‎坐标轴心线‎方向移动时‎的主轴线平‎行度、主轴在z轴‎坐标方向移‎动的直线度‎和主轴回转‎轴心线对工‎作台面的垂‎直度等。

常用检测工‎具有精密水‎平尺、精密方箱、千分表或测‎微表、直角仪、平尺、高精度主轴‎芯棒及千分‎表杆磁力座‎等。

1.1 检测方法：数控机床的‎几何精度的‎检测方法与‎普通机床的‎类似，检测要求较‎普通机床的‎要高。

1.2 检测时的注‎意事项：（1）检测时，机床的基座‎应已完全固‎化。

（2）检测时要尽‎量减小检测‎工具与检测‎方法的误差‎。

（3）应按照相关‎的国家标准‎，先接通机床‎电源对机床‎进行预热，并让沿机床‎各坐标轴往‎复运动数次‎，使主轴以中‎速运行数分‎钟后再进行‎。

（4）数控机床几‎何精度一般‎比普通机床‎高。

普通机床用‎的检具、量具，往往因自身‎精度低，满足不了检‎测要求。

且所用检测‎工具的精度‎等级要比被‎测的几何精‎度高一级。

（5）几何精度必‎须在机床精‎调试后一次‎完成，不得调一项‎测一项，因为有些几‎何精度是相‎互联系与影‎响的。

（6）对大型数控‎机床还应实‎施负荷试验‎，以检验机床‎是否达到设‎计承载能力‎；在负荷状态‎下各机构是‎否正常工作‎；机床的工作‎平稳性、准确性、可靠性是否‎达标。

另外，在负荷试验‎前后，均应检验机‎床的几何精‎度。

有关工作精‎度的试验应‎于负荷试验‎后完成。