数控机床检修：几何精度检验 GBT 17421-1-1998 平面度测量方法

数控机床的几何精度检验数控机床的几何精度是综合反映机床主要零部件组装后线和面的形状误差、位置或位移误差。

根据GB/T17421.1-1998《机床检验通则第1部分在无负荷或精加工条件下机床的几何精度》国家标准的说明有如下几类：（一）、直线度1、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；2、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；3、运动的直线度，如立式加工中心X轴轴线运动的直线度。

长度测量方法有：平尺和指示器法，钢丝和显微镜法，准直望远镜法和激光干涉仪法。

角度测量方法有：精密水平仪法，自准直仪法和激光干涉仪法。

（二）、平面度（如立式加工中心工作台面的平面度）测量方法有：平板法、平板和指示器法、平尺法、密水平仪法和光学法。

（三）、平行度、等距度、重合度线和面的平行度，如数控卧式车床顶尖轴线对主刀架溜板移动的平行度；运动的平行度，如立式加工中心工作台面和X轴轴线间的平行度；等距度，如立式加工中心定位孔与工作台回转轴线的等距度；同轴度或重合度，如数控卧式车床工具孔轴线与主轴轴线的重合度。

测量方法有：平尺和指示器法，精密水平仪法，指示器和检验棒法。

（四）、垂直度直线和平面的垂直度，如立式加工中心主轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度；运动的垂直度，如立式加工中心Z轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度。

测量方法有：平尺和指示器法，角尺和指示器法，光学法（如自准直仪、光学角尺、放射器）。

（五）、旋转径向跳动，如数控卧式车床主轴轴端的卡盘定位锥面的径向跳动，或主轴定位孔的径向跳动；周期性轴向窜动,如数控卧式车床主轴的周期性轴向窜动；端面跳动，如数控卧式车床主轴的卡判定位端面的跳动。

测量方法有：指示器法，检验棒和指示器法，钢球和指示法。

数控铣床精度检验表
a （允差）b（允差）
在300测量长度上在300测量长度上普通级精密级
允差
a b
d~d
允差mm
六、小结
本堂课主要针对了数控铣床在新机装配时并且在无负荷或精加工条件下对机床进行精度检验的检验项目做了介绍并对有些项目进行实操；通过各个项目的检验得出的数据进行对比可以体现出机床的精度有没有达到精度要求，如果没达到精度要求的就要对机械进行调整，所以说检验出来的数据就是整台机床的机械装配的体现。

我们要重点要掌握的就是机床的检验的前所要准备工工具检验时仪器和量具的正确摆放方法，数据的读取；及误差的计算方法。

数控车床几何精度的检验方法研究一直以来，数控车床检测验收都是一项复杂的工作，需要较高的检测手段和技术手段.随着制造业的不断发展,在机械制造业之中数控车床得到广泛的应用,如何才能够做好数控车床精度的检测，就成为关注的核心问题。

所以，本文就数控车床的几何精度指标检测进行分析。

数控车床几何精度直接反映出车床关键机械零部件几何形状误差以及组装之后存在的形状误差，几何精度是否能够满足精度的要求，会直接影响零件的加工。

只有确保几何精度能够满足精度指标的要求，这样才可以动态的进行定位检验,确保数控车床满足实际的要求.床身导轨的直线度和平行度进行纵向导轨跳屏,确保垂直平面中床身导轨的直线度。

检验利用精密水平仪.在具体检测中，需要沿着Z轴的方向,直接将水平仪放置在溜板之上,并且沿着导轨的全长等距离来对于各个位置进行合理的检验，最终记录下读数，通过作图法的实际应用,就能够计算出垂直平面中床身导轨的直线度误差.横向导轨调平后，床身导轨的平行度.检验利用精密水平仪。

在具体检测中，需要沿着Z轴的方向，直接将水平仪放置在溜板上，通过溜板的具体移动，从而对水平仪的读数加以记录,其读数的最大值就是导轨平行度的实际误差。

在水平面内移动溜板的直线度检验利用检验棒、指示器、百分表以及平尺。

在具体检测中,直接将检验棒顶在主轴与尾座顶尖；之后在溜板上固定百分表，百分表的水平触以及检验棒母线；全程都需要进行溜板的移动，然后对尾座进行调整,确保在形成两端百分表的读数是相等的，从而在水平面之内对溜板移动进行检测。

尾座移动对溜板移动的平行度检验利用百分表。

在具体检测中，在伸出尾座套筒之后，直接按照正常情况做好锁紧的处理,并且溜板与尾座之间应该尽量的相互靠近，将第二个百分表安装在溜板上，针对尾座套筒端面,直接将其调整到零；在溜板实际移动过程之中，尾座选择手动的方式进行移动，确保第二个百分表到达的时候，依旧保持零的读数,并且让溜板与尾座之间的距离保持不变。

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。

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。

车床标准GB/T17421.1-1998机床检验通则第1部分:在无负荷或精加工条件下机床的几何精度GB/T17421.2-2000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GB/T17421.2-2016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GB/T17421.3-2009机床检验通则第3部分：热效应的确定GB/T17421.4-2003机床检验通则第4部分：数控机床的圆检验GB/T17421.4-2016机床检验通则第4部分：数控机床的圆检验GB/T17421.5-2015机床检验通则第5部分：噪声发射的确定GB/T17421.6-2016机床检验通则第6部分：体和面对角线位置精度的确定（对角线位移检验）GB/T17421.7-2016机床检验通则第7部分：回转轴线的几何精度GB/T20957.1-2007精密加工中心检验条件第1部分：卧式和带附加主轴头机床几何精度检验(水平Z轴)GB/T20957.2-2007精密加工中心检验条件第2部分：立式或带垂直主回转轴的万能主轴头机床几何精度检验(垂直Z轴)GB/T20957.4-2007精密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GB/T20957.5-2007精密加工中心检验条件第5部分：工件夹持托板的定位精度和重复定位精度检验GB/T20957.7-2007精密加工中心检验条件第7部分：精加工试件精度检验GB/T16462.1-2007数控车床和车削中心检验条件第1部分:卧式机床几何精度检验GB/T16462.4-2007数控车床和车削中心检验条件第4部分:线性和回转轴线的定位精度及重复定位精度检验GB/T16462.7-2009数控车床和车削中心检验条件第7部分：在坐标平面内轮廓特性的评定GB/T16462.8-2009数控车床和车削中心检验条件第8部分：热变形的评定。

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。

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 千分表图 3 杠杆千分表78附件 4：几何精度检测方法二测量前提说明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4三、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。

数控铣床精度检验表
G2
允差
a b
普通级精密级普通级精密级
0.016/30
0 0.010/30
0.016/30
0.010/30
工作台面对
主轴箱垂向
移动的垂直
度：
a 在机床的
横向垂直平
面内：
b 在机床的
纵向垂直平
面内：
角尺：工作台位于行
程中间位置。

角尺放在工作台面
上：a 横向垂直平面内
b 纵向垂直平面内。

固
定指示器，使其侧头触
及角尺的检验面。

移动
主轴箱进行检验。

a、b 的误差分别计
算。

误差以指示器读数
的最大差值计简图检验项目检验方法
检验工具
参照GB/T
17421.1—1998的
有关条文：5.3.2.2
5.3.2.3
G3
d~d
‵----每次测量移动距离
局部公差：在任意300测量长度上
工作台面
的平面度
水平仪
或工作台位于行程中
间位置。

平尺量：用水平仪
检验：如图，在工
作台面上选择由
六、小结
本堂课主要针对了数控铣床在新机装配时并且在无负荷或精加工条件下对机床进行精度检验的检验项目做了介绍并对有些项目进行实操；通过各个项目的检验得出的数据进行对比可以体现出机床的精度有没有达到精度要求，如果没达到精度要求的就要对机械进行调整，所以说检验出来的数据就是整台机床的机械装配的体现。

我们要重点要掌握的就是机床的检验的前所要准备工工具检验时仪器和量具的正确摆放方法，数据的读取；及误差的计算方法。

数控车床几何精度检测1•床身导轨的直线度和平行度☆纵向导轨调平后，床身导轨在垂直平面内的直线度检验工具：精密水平仪检验方法：如0001所示，水平仪沿Z轴向放在溜板上，沿导轨全长等距离地在各位置上检验，记录水平仪的读数，并记入报告要求”中的表1中，并用作图法计算出床身导轨在垂直平面内的直线度误差。

☆横向导轨调平后，床身导轨的平行度检验工具：精密水平仪检验方法：如0002所示，水平仪沿X轴向放在溜板上，在导轨上移动溜板，记录水平仪读数，其读数最大值即为床身导轨的平行度误差。

2 .溜板在水平面内移动的直线度检验工具：指示器和检验棒，百分表和平尺带表:座百分表检验方法：如0003所示，将直验棒顶在主轴和尾座顶尖上；再将百分表固定在溜板上，百分表水平触及验棒母线；全程移动溜板，调整尾座，使百分表在行程两端读数相等，检测溜板移动在水平面内的直线度误差。

3.尾座移动对溜板移动的平行度☆垂直平面内尾座移动对溜板移动的平行度☆水平面内尾座移动对溜板移动的平行度检验工具：百分表使用两个百分表"一『百务表作为曲匪保持憎板和是•空的相对g检验方法：如0004所示，将尾座套筒伸出后，按正常工作状态锁紧，同时使尾座尽可能的靠近溜板，把安装在溜板上的第二个百分表相对于尾座套筒的端面调整为零；溜板移动时也要手动移动尾座直至第二个百分表的读数为零，使尾座与溜板相对距离保持不变。

按此法使溜板和尾座全行程移动，只要第二个百分表的读数始终为零，则第一个百分表相应指示出平行度误差。

或沿行程在每隔300mm处记录第一个百分表读数，百分表读数的最大差值即为平行度误差。

第一个指示器分别在图中ab位置测量，误差单独计算。

4.主轴跳动☆主轴的轴向窜动☆主轴的轴肩支承面的跳动检验工具：百分表和专用装置检验方法：如0005所示，用专用装置在主轴线上加力 F （F的值为消除轴向间隙的最小值），把百分表安装在机床固定部件上，然后使百分表测头沿主轴轴线分别触及专用装置的钢球和主轴轴肩支承面；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的跳动误差5 .主轴定心轴颈的径向跳动检验工具：百分表检验方法：如0006所示，把百分表安装在机床固定部件上，使百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，百分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差6•主轴锥孔轴线的径向跳动检验工具：百分表和验棒检验方法：如0007所示，将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大读数差值，在a、b处分别测量。