数控机床工作精度检验优化方案

1.数控车床工作精度检验

数控机床完成以上的检验和调试后，基本完成了各项独立指标的相关检验，但并没有完全体现出机床整体的、在实际加工条件下的综合性能，而用户往往也非常关心整体的、综合的性能指标，所以还要完成工作精度的检验，以便确定机床的整体性能是否满足设计要求。

根据GB/T16462—1996“数控卧式车床精度检验”国家标准，数控车床工作精度主要内容为车圆柱时的圆度、车端面时的平面度、车螺纹时的螺距精度以及车半圆弧时的轮廓变化、直径的尺寸和圆度误差。

（1）精车单端夹持圆柱体

① 检验方式。精车夹持在标准工件夹具上的圆柱试件。单刃车刀安装在回转刀架的一个工位上。

检验零件的材料和刀具的形式及形状、进给量、切削深度、切削速度均由制造厂规定，但应该符合国家或行业标准的相关规定。

② 试件简图。圆度与切削加工直径的一致性简图如图4-4所示。

图4-4　圆度与切削加工直径的一致性简图

③ 测量项目及允差。

a.使用圆度仪测量靠近主轴轴端零件的半径变化，要求精度变化满足：

范围1（Lmax=250）：0.003；

范围2（Lmax=500）：0.005。

b.使用千分尺测量相邻环带间的差值不应超过两端环带间测量差值的75%（移动轨迹直线度的影响）。

切削加工直径的一致性满足：

范围1（Lmax=250）：300长度上为0.020，长度不一致时按比例折算；

范围2（Lmax=500）：300长度上为0.030。

（2）精车端面的平面度

① 检验方式。精车夹持在标准工件夹具上的试件端面。单刃车刀安装在回转刀架上的一个工位上。

检验零件的材料和刀具的形式及形状、进给量、切削深度、切削速度均由制造厂规定，但应该符合国家或行业标准的相关规定。

② 试件简图。精车端面的平面度检验简图如图4-5所示。

图4-5　精车端面的平面度检验简图

③ 测量项目及允差。使用的量具有平尺、量块和指示器（千分表）。允差为300直径上为0.025只允凹。

（3）螺距精度

① 检验方式。用一把单刃车刀车螺纹。V型（三角）螺纹形状满足螺纹的螺距不应超过丝杠螺距的一半。

试件的材料、直径、螺纹的螺距连同刀具的形式和形状、进给量、切削深度及切削速度均由制造厂规定，但应该符合国家或行业标准的相关规定。

② 试件简图。如图4-6所示为外径为50、长度为75、螺距为3的典型试件。

图4-6　螺距精度检验简图

③ 测量工具及允差。使用的工具有显微镜和丝杠螺距检测仪。允差为任意50测量长度上为0.01。

④ 综合试件。检验项目为在各轴的转换点处的车削轮廓与理论轮廓的偏差（包括直线、内斜、外斜、内圆弧、外圆弧等多种过渡）。

a.检验方式。编程用一把单刃车刀车削试件的轮廓。试件的材料、直径、螺纹的螺距连同刀具的形式和形状、进给量、切削深度和切削速度均由制造厂规定，但应该符合国家或行业标准的相关规定。

b.简图。如图4-7所示为综合试件简图，如图4-8所示为盘类车床轮廓的偏差检验简图。

c.测量工具及允差。检验的工具有轮廓比较仪或三坐标测量仪。允差范围1为0.030，范围2为0.045。

图4-7　综合试件简图

图4-8　盘类车床轮廓的偏差检验简图

（4）基准半径的轮廓变化、直径的尺寸及圆度误差

① 检验方式。用程序1或程序2车削三个试件。程序1：以15°为一个程序段，从0°至105°（即7个程序段）分段车削球面，不用刀尖圆弧半径补偿。

程序2：只用一个程序（1°～105°）车削球面，不用刀尖圆弧半径补偿。必须以圆弧的中心轨迹编程，否则在加工过程中，切削点会不断变化。

② 工序。具体工序如下：

a.精加工加工余量为0.13。(www.xing528.com)

b.将试件NO.1精加工到要求尺寸。

c.不调整机床，将试件NO.2和NO.3精加工到要求尺寸，如图4-9所示。

图4-9　基准半径的轮廓变化、直径的尺寸及圆度误差检验图

③ 检验工具及允差。检验工具为坐标测量仪，允差如表4-10所示。

表4-10　基准半径轮廓变化、直径尺寸及圆度误差表

注：① 试件达到的表面粗糙度要做记录；② 刀尖圆弧半径的精度必须达到机床输入分辨率的两倍，并且刀具的前角为0°，有前角圆弧就有误差。③ 必须使用紧密、稳定的材料（如铝合金）以获得满意的表面粗糙度；④ 通过这三个试件的比较就能得到负载条件下的重复定位精度；

2.加工中心工作精度检验

国标JB/T87717—1998“加工中心检验条件第7部分：精加工试件精度检验”是根据国际标准草案ISO/DISIO791—7“加工中心检验条件第7部分：精加工试件精度检验”制定的，也是目前国内加工中心工作精度检验的依据。

根据该标准，轮廓加工试件共有两种规格：JB/T8771.7—A160试件图（见图4-10）和JB/T8771.7—A320试件图（见图4-11）。

图4-10　JB/T8771.7—A60试件图

试件的最终形状应由下列加工形成：

（1）通镗位于试件中心直径为“p”的孔。

（2）加工边长为“L”的外正四方形。

（3）加工位于正四方形上边长为“q”的菱形（倾斜60°的正四方形）。

（4）加工位于菱形之上直径为“q”、深为6mm（或10mm）的圆。

（5）加工正四方形上面，“α”角为3°或tanα=0.05的倾斜面。

图4-11　JB/T8771.7—A320试件图

（6）镗削直径为26mm（或较大试件上的43mm）的四个孔和直径为28mm（或较大试件上的45mm）的四个孔。直径为26mm的孔沿轴线的正向趋近，直径为28mm的孔为负向趋近。这些孔定位为距试件中心“r·r”。

轮廓加工试件允许的允差如表4-11所示。

表4-11　轮廓加工试件几何精度检验单位：mm

注：① 如果条件允许，可将试件放在坐标测量机上进行测量；② 对直边（正四方形、菱形和斜面）而言，为获得直线度、垂直度和平行度的偏差，测头至少在10个点处触及被测表面；③ 对于圆度（或圆柱度）检验，如果测量为非连续性的，则至少检验15个点（圆柱度在每个侧平面内）。

具体的步骤如下。

（1）选择试件。

① 试件的材料。试件的材料一般为铸铁或铝件（铝件零件越来越多，重量轻，抗腐蚀，加工中心加工铝件的概率非常高），也可按照制造厂与用户间的协议选取。

② 试件的尺寸按照相关标准从表4-12中选择轮廓加工试件尺寸标准（如图4-11和图4-12所示尺寸）。

表4-12　轮廓加工试件尺寸标准

注：L为试件外正四方形的边长；m为试件毛坯底座的正方形边长；p为试件中心孔的直径；q为位于正四方形上菱形的边长（倾斜60°的正四方形）；r为四个镗孔距离实践中心的距离；a为正四方形上面倾斜面的角度。

（2）定位试件。试件应位于X行程的中间位置，并沿Y轴和Z轴在适合于试件和夹具定位及刀具长度的适当位置处放置。当对试件的定位位置有特殊要求时，应在制造厂和用户的协议中规定。

（3）固定试件。

① 试件应在专用的夹具上方便安装，以达到刀具和夹具的最大稳定性。夹具和试件的安装面应平直。

② 应检验试件安装表面与夹具夹持面的平行度。应使用合适的夹持方法以便使刀具能贯穿加工中心孔的全长。建议使用埋头螺钉固定试件，以避免刀具与螺钉发生干涉，也可选用其他等效的方法。试件的总高度取决于所选用的固定方法。

（4）设定试件刀具和切削参数。试件的材料和切削刀具及切削参数按照制造厂与用户间的协议选取，并应记录下来，推荐的切削参数如下：

① 切削速度：铸铁件约为50m/min；铝件约为300m/min。

② 进给量：约为0.05～0.10mm/齿。

③ 切削深度：所有铣削工序在径向切深应为0.2mm。

（5）根据指定的数控程序进行试件加工。

（6）根据轮廓加工试件几何精度检验的允差表，逐项进行精度检验。

（7）记录相关数据，分析数控机床加工精度是否符合要求。