数控机床整机性能检测与调试4.2.2 主轴精度检测依据的国家标准

简述数控车床主轴主要几何精度检测项目数控车床主轴是数控车床的核心部件，承担着加工过程中刀具的旋转、工件的输送以及切削力的传递等重要任务。

主轴几何精度是衡量数控车床性能的重要指标，它直接影响到加工零件的精度和质量。

本文将对数控车床主轴主要几何精度检测项目进行简述，以期为大家提供参考。

一、数控车床主轴简介数控车床主轴通常由高精度轴承、电机、变速装置、润滑系统等组成。

主轴在高速旋转过程中，需要具备高精度、高刚度、高平稳性等特点。

为了确保这些性能，对主轴的几何精度进行检测是十分必要的。

二、数控车床主轴主要几何精度检测项目1.轴向窜动：轴向窜动是指主轴在轴向方向上的位移。

过大的轴向窜动会导致加工过程中刀具与工件的相对位置发生变化，从而影响加工精度。

2.径向跳动：径向跳动是指主轴在径向方向上的振动。

径向跳动会影响刀具的切削稳定性和工件的加工精度。

3.端面跳动：端面跳动是指主轴端面在加工过程中产生的振动。

端面跳动会导致工件表面质量下降，影响加工精度。

4.轴向刚度：轴向刚度是指主轴在轴向载荷作用下的变形能力。

提高轴向刚度有利于保证加工过程中刀具与工件的相对稳定性。

5.径向刚度：径向刚度是指主轴在径向载荷作用下的变形能力。

提高径向刚度有助于保证加工过程中刀具的切削稳定性。

三、检测方法及注意事项1.检测方法：采用光学投影仪、测振仪、激光干涉仪等设备对主轴几何精度进行检测。

2.注意事项：检测过程中应确保主轴充分冷却，避免温度变化对检测结果产生影响。

同时，检测设备应定期校准，确保检测数据的准确性。

四、提高数控车床主轴几何精度的措施1.选用高精度轴承，提高主轴的旋转精度。

2.优化主轴变速装置，降低轴向窜动。

3.加强主轴润滑系统的维护，提高主轴的平稳性。

4.定期对主轴进行检测，及时发现并排除隐患。

通过以上措施，可以有效提高数控车床主轴的几何精度，从而保证加工零件的精度和质量。

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。

数控车床的检验一般数控的检验是依据国标GB1182-80 形状和位置公差术语及定义；国标GB10931-89 数字控制机床位置进度的评定方法；和机械行业标准JB2670-82 金属切削机床精度检验通则等标准进行检验。

检验的步骤及方法：一.检验各零部件是否符合图纸的要求，二.装配:装配时应先找基准，逐步进行安装，同时也应逐步检验，在符合要求的情况下，再进行下一步的安装，这部分的检验是几何精度的检验。

1.首先是床身的装配，就按安装直线导轨的机床来说，第一步安装第一根直线导轨，安装时必须保持结合面的清洁，在结合面平整的情况下锁紧螺钉，固定导轨。

在安装第二根导轨时，必须按照第一根导轨为基准，校准直线度和平行度后锁紧；（在测量时必须基准稳定，不可以摇摆测量的工具）2.安装横向导轨时，必须以纵向的导轨为基准，用框式水平仪进行校准，同时也按上述步骤安装第二根导轨。

3.丝杆的安装和检验：丝杆是安装前必须保持清洁，首先安装两端的轴承座，用专用的芯轴校准垂直和水平的两个面，校准后固定两轴承座，钻孔安装锥度销，然后卸下检验芯棒安装丝杆，调整丝母的间隙，（单螺母的丝杆不用调整间隙）使其运动平稳，然后把丝母座固定在纵、横向的拖板上，安装电机，安装时必须保证电机和丝杆同轴；4.床身部分全部安装完成后，用百分表检验床身安装箱体的平面是否达到要求，符合的话可以安装箱体，（此时的箱体是全部安装完成的）反之需铲刮进行修正平面，在安装时，首先校准检验芯棒，再检验垂直和水平两个的平行度，在检验垂直向时尽量考虑主轴远端高0.02毫米，检验水平面是考虑主轴远端向操作面倾斜0.02毫米，（这是考虑在加工时工件与刀具的作用力）校准后锁紧箱体，同时钻孔安装锥度销定位，（同时还应该检验主轴的轴向窜动、径向跳动和主轴内锥孔的同轴度5.安装尾座时，用专用的测量芯棒，用前后两个顶尖顶住检验芯棒，移动纵向拖板校准垂直和水平两面的平行度，一般控制在尾座端高0.02毫米，向操作面倾斜0.02毫米，（同时还需检验尾座套筒本身的精度）（一般尾座的加工是在本身的机床上进行的，尾座孔与主轴基本能保证同轴度）6.以上部分全部安装完成后，就可以把其余的附件按要求进行安装，完成后进行试车检验，首先进行纵、横向丝杆的检验，用激光干涉仪进行丝杆的精度检验，要求一般控制在每移动50毫米误差在0.005-0.010毫米，如果不能达到这一要求，需对滚珠丝杆的螺母进行调整，（丝杆本身的精度是在3-4级的要求），然后再对电动刀架的重复定位精度进行检验，要求的重复定位精度在0.01毫米以内；7.完成上述的检验后，进行切削加工检验，首先用棒料加工，加工的长度一般在150-200毫米，（加工长度）加工完成后测量两端的尺寸是否统一，（这是检验主轴与纵向运动是否平行）然后进行台阶加工，测量加工的直径和台阶的长度，（这是检验横向和纵向丝杆加工是的精度，还有电机和联轴器等的精度）8.尾座顶尖和主轴顶尖顶住加工工件，长度150-200毫米，加工外圆后测量两端的尺寸是否统一，（这是检验尾座和主轴的同轴度、及与纵向运动的平行度）9.夹盘类工件，直径一般控制在按本机的最大回转直径以内，加工端面，要求加工完成后保证中心低0.02毫米以内，10.螺纹的加工和检验：首先编程加工螺纹，完成后用工具显微镜放大螺距进行检验。

一．写出CAK6140数控车床检验标准1.机床外观的检查机床外观的检查一般可按通用机床的有关标准进行，但数控机床是高技术设备，其外观质量的要求更高。

外观检查内容有：机床有无破损；外部部件是否坚固；机床各部分联结是否可靠；数控柜中的MDI／CRT单元、位置显示单元、各印制电路板及伺服系统各部件是否有破损，伺服电动机（尤其是带脉冲编码器的伺服电机）外壳有无磕碰痕迹。

2.机床几何精度的检查数控机床的几何精度综合反映机床的关键零部件组装后的几何形状误差。

数控机床的几何精度检查和普通机床的几何精度检查基本类似，使用的检查工具和方法也很相似只是检查要求更高。

每项几何精度的具体检测办法和精度标准按有关检测条件和检测标准的规定进行。

同时要注意检测工具的精度等级必须比所测的几何精度要高一级。

现以一台普通立式加工中心为例，列出其几何精度检测的内容：1）工作台面的平面度。

2）各坐标方向移动的相互垂直度。

3）Ｘ坐标方向移动时工作台面的平行度。

4）Ｙ坐标方向移动时工作服台面的平行度。

5）Ｘ坐标方向移动时工作台Ｔ形槽侧面的平行度。

6）主轴的轴向窜动。

7）主轴孔的径向圆跳动。

8）主轴沿Ｚ坐标方向移动时主轴轴心线的平行度。

9）主轴回转轴心线对工作台面的垂直度。

10）主轴箱在Ｚ坐标方向移动的直线度。

对于主轴相互联系的几何精度项目，必须综合调整，使之都符合允许的误差。

如立式加工中心的轴和轴方向移动的垂直误差较大，则可以调整立柱底部床身的支承垫铁，使立柱适当前倾或后仰，以减少这项误差。

但是这也会改变主轴回转轴心线对工作台面的垂直度误差，因此必须同时检测和调整，否则就会由于这一项几何精度的调整造成另一项几何精度不合格。

机床几何精度检测必须在地基及地脚螺栓的混凝土完全固化以后进行。

考虑到地基的稳定时间过程，一般要求在机床使用数月到半年以后再精调一次水平。

检测机床几何精度常用的检测工具有：精密水平仪、900角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪以及高精度主轴心棒等。

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×偏差格数水平仪的读数：水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡移动方向和水平移动方向相同时读数为正值，相反时为负值。

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。

数控机床定位精度的7种检测指标数控机床在机械制造中有着广泛的应用，而判断一台数控机床的质量好坏则在于它的精度，随着精密加工技术的不断发展，对数控机床的精度要求也越来越高，因此就需要对精度进行定位来查看数控机床是否合格。

下面环球自动化网小编就为大家带来定位精度检测的几种方法。

1、直线运动定位精度检测直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行。

按国家标准和国际标准化组织的规定(ISO标准)，对数控机床的检测，应以激光测量为准。

在没有激光干涉仪的情况下，对于一般用户来说也可以用标准刻度尺，配以光学读数显微镜进行比较测量。

但是，测量仪器精度必须比被测的精度高1~2个等级。

为了反映出多次定位中的全部误差，ISO标准规定每一个定位点按五次测量数据算平均值和散差-3散差带构成的定位点散差带。

2、直线运动重复定位精度检测检测用的仪器与检测定位精度所用的相同。

一般检测方法是在靠近各坐标行程中点及两端的任意三个位置进行测量，每个位置用快速移动定位，在相同条件下重复7次定位，测出停止位置数值并求出读数最大差值。

以三个位置中最大一个差值的二分之一，附上正负符号，作为该坐标的重复定位精度，它是反映轴运动精度稳定性的最基本指标。

3、直线运动的原点返回精度检测原点返回精度，实质上是该坐标轴上一个特殊点的重复定位精度，因此它的检测方法完全与重复定位精度相同。

4、直线运动的反向误差检测直线运动的反向误差，也叫失动量，它包括该坐标轴进给传动链上驱动部位(如伺服电动机、伺趿液压马达和步进电动机等)的反向死区，各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。

误差越大，则定位精度和重复定位精度也越低。

反向误差的检测方法是在所测坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。

在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定(一般为7次)，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向误差值。

数控机床精度要求、检测方法和验收一、几何精度工作台运动的真直度、各轴向间的垂直度、工作台与各运动方向的平行度、主轴锥孔面的偏摆、主轴中心与工作台面的垂直度等。

机床主体的几何精度验收工作通过单项静态精度检测工作来进行，其几何精度综合反映机床各关键零、部件及其组装后的综合几何形状误差。

在机床几何精度验收工作中，应注意以下几个问题。

①检测前，应按有关标准的规定，要求机床接通电源后，在预热状态下，使机床各坐标轴往复运动几次，主轴则按中等转速运转10～15min后，再进行具体检测。

②检测用量具、量仪的精度必须比所测机床主体的几何精度高1～2个等级，否则将影响到测量结果的可信度。

③检测过程中，应注意检测工具和检测方法可能对测量误差造成的影响，如百分表架的刚性、测微仪的重力及测量几何误差的方向（公差带的宽度或直径）等。

④机床几何精度中有较多项相互牵连，须在精调后一次性完成检测工作。

不允许调整一项检测一项，如果出现某一单项须经重新调整才合格的情况，一般要求应重新进行其整个几何精度的验收工作。

二、位置精度数控设备的位置精度是指机床各坐标轴在数控系统控制下运动时，各轴所能达到的位置精度（运动精度）。

数控设备的位置精度主要取决于数控系统和机械传动误差的大小。

数控设备各运动部件的位移是在数控系统的控制下并通过机械传动而完成的，各运动部件位移后能够达到的精度将直接反映出被加工零件所能达到的精度。

所以，位置精度检测是一项很重要的验收工作。

1．数控机床的位置精度主要包括以下几项：（1）定位精度；定位精度是指机床运行时，到达某一个位置的准确程度。

该项精度应该是一个系统性的误差，可以通过各种方法进行调整。

（2）重复定位精度；重复定位精度是指机床在运行时，反复到达某一个位置的准确程度。

该项精度对于数控机床则是一项偶然性误差，不能够通过调整参数来进行调整。

（3）反向误差反向误差是指机床在运行时，各轴在反向时产生的运行误差（4）原点复位精度2．检测方法（1）定位精度的检测对该项精度的检测一般在机床和工作台空载的条件下进行，并按有关国家（或国际）标准的规定，以激光测量为准。

数控机床的验收数控机床是现代制造技术的基础装备，随着数控机床的广泛应用与普及，机床的验收越来越受到重视。

一、数控机床检验的必要性随着现代制造技术的发展，数控机床的使用已相当普遍，但很多用户对数控机床的验收认识不足，在实际检验中，往往忽视了对机床精度的检验，认为新机在出厂时已做过检验，在使用现场安装只需调一下机床水平，试加工零件以检验合格便可通过验收。

这些用户往往忽视了几方面的问题：（1）新机通过运输环节到达现场，由于运输过程中产生的振动和变形，其水平基准与出厂检验时的状态不同，此时机床的几何精度与其在出厂检验时的精度产生偏差。

（2）即使不计运输环节的影响，机床水平的调整也会对相关的几何精度项目产生一定的影响。

（3）由于位置精度的检测元件——编码器、光栅等是直接安装在机床的丝杠和床身上，几何精度的调整的会对其产生一定的影响。

（4）由检验所得到的位置精度偏差，还可直接通过数控机床的误差补偿软件及时进行调整，从而改善机床的位置精度。

二、数控机床的验收数控机床验收一般分两个阶段：在制造商工厂的预验收和在用户工厂的最终验收。

1、预验收预验收的目的是为了检查、验证机床能否满足用户的加工质量及生产率，检查供应商提供的资料、备件。

2、最终验收最终验收工作主要是根据机床出厂合格证上规定的验收标准及用户实际能提供的检测手段，测定机床合格证上和项指标。

检测结果作为该机床的原始资料存入技术档案中，作为今后维修时的技术指标依据。

验收工作分以下几步：（1）开箱检验检验项目包括：①装箱单，②核对应有的随机操作、维修说明书，图纸资料，合格证等技术文件，③按合同规定，对照装箱单清点附件、备件、工具的数量、规格及完好情况，④检查主机控柜、操作台等有无碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀等，并逐项如实填写“设备开箱验收登记卡”入档。

开箱检验如果发现有短缺件或型号规格不符或设备已遭受碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀等严重影响设备质量的情况，应及时向有关部门反映、查询、取证或索赔。

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、水平仪水平：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×偏差格数水平仪的读数：水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡移动方向和水平移动方向相同时读数为正值，相反时为负值。

、千分表、莫氏检验棒2、检验内容、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/➢加工中心检验条件第7部分：精加工试件精度检验JB/➢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/ ➢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/加工中心技术条件JB/T8801-1998、检验内容精度检验内容主要包括的几何精度、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。

部件的直线度，如数控升降台铣床工作台纵向基准T形槽的直线度。

数控机床精度要求、检测方法和验收一、几何精度工作台运动的真直度、各轴向间的垂直度、工作台与各运动方向的平行度、主轴锥孔面的偏摆、主轴中心与工作台面的垂直度等。

机床主体的几何精度验收工作通过单项静态精度检测工作来进行，其几何精度综合反映机床各关键零、部件及其组装后的综合几何形状误差。

在机床几何精度验收工作中，应注意以下几个问题。

①检测前，应按有关标准的规定，要求机床接通电源后，在预热状态下，使机床各坐标轴往复运动几次，主轴则按中等转速运转10～15min后，再进行具体检测。

②检测用量具、量仪的精度必须比所测机床主体的几何精度高1～2个等级，否则将影响到测量结果的可信度。

③检测过程中，应注意检测工具和检测方法可能对测量误差造成的影响，如百分表架的刚性、测微仪的重力及测量几何误差的方向（公差带的宽度或直径）等。

④机床几何精度中有较多项相互牵连，须在精调后一次性完成检测工作。

不允许调整一项检测一项，如果出现某一单项须经重新调整才合格的情况，一般要求应重新进行其整个几何精度的验收工作。

二、位置精度数控设备的位置精度是指机床各坐标轴在数控系统控制下运动时，各轴所能达到的位置精度（运动精度）。

数控设备的位置精度主要取决于数控系统和机械传动误差的大小。

数控设备各运动部件的位移是在数控系统的控制下并通过机械传动而完成的，各运动部件位移后能够达到的精度将直接反映出被加工零件所能达到的精度。

所以，位置精度检测是一项很重要的验收工作。

1．数控机床的位置精度主要包括以下几项：（1）定位精度；定位精度是指机床运行时，到达某一个位置的准确程度。

该项精度应该是一个系统性的误差，可以通过各种方法进行调整。

（2）重复定位精度；重复定位精度是指机床在运行时，反复到达某一个位置的准确程度。

该项精度对于数控机床则是一项偶然性误差，不能够通过调整参数来进行调整。

（3）反向误差反向误差是指机床在运行时，各轴在反向时产生的运行误差（4）原点复位精度2．检测方法（1）定位精度的检测对该项精度的检测一般在机床和工作台空载的条件下进行，并按有关国家（或国际）标准的规定，以激光测量为准。