数控机床的几何精度综合反映了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。根据国家标准GB/T 17421.1—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》的说明,几何精度有如下几类:
1.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。
2.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、精密水平仪法和光学法。
3.平行度、等距度、重合度
①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。
②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。
③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。
④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。
4.垂直度
①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。
②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)。
5.旋转(www.daowen.com)
①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。
②周期性轴向窜动,如数控卧式车床主轴的周期性轴向窜动。
③端面跳动,如数控卧式车床主轴的卡盘定位端面的跳动。
测量方法有:指示器法、检验棒和指示器法、钢球和指示器法。
有一些几何精度项目是互相联系的,例如在立式加工中心的检测中,如发现Y轴和Z轴方向移动的相互垂直度误差较大,则可以适当地调整立柱底部床身的地脚垫铁,使立柱适当地前倾或后仰,从而减少这项误差。但这样也会改变主轴回转轴心线对工作台面垂直度误差。因此,对数控机床的各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成,不允许检测一项调整一项,分别进行,否则会造成由于调整后一项几何精度而把已检测合格的前一项精度调成不合格。
机床的几何精度在机床处于冷态和热态时是不同的,检测时应按国家标准的规定,即在机床稍有预热的状态下进行。所以通电以后,机床各移动坐标往复运动几次,主轴按中等的转速回转几分钟之后才能进行检测。普通立式加工中心几何精度检测内容如下:
①工作台面的平面度。
②各坐标方向移动的相互垂直度。
③X坐标方向移动时工作台面的平行度。
④Y坐标方向移动时工作台面的平行度。
⑤X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度。
⑥主轴轴向窜动。
⑦主轴孔的径向圆跳动。
⑧主轴箱沿坐标方向移动时主轴轴线的平行度。
⑨主轴回转轴心线对工作台面的垂直度。
⑩主轴在Z坐标方向移动的直线度。
从上述10项精度要求中可以看出:第一类精度要求是对机床各运动的大部件如床身、立柱、溜板、主轴箱等运动的直线度、平行度、垂直度的要求;第二类是对执行切削运动主要部件主轴的自身回转精度及直线运动精度(切削运动中的进刀)的要求。因此,这些几何精度综合反映了该机床的几何精度和代表切削运动的部件主轴的几何精度。工作台面及台面上T形槽相对机械坐标系的几何精度要求是:反映数控机床加工的工件坐标系对机械坐标系的几何关系,因为工作台面及定位基准T形槽都是反映工件定位或工件夹具的定位基准,加工工件用的工件坐标系往往都以此为基准。
在检测工作中要注意尽可能消除检验工具和检测方法的误差,例如检测主轴回转精度时,检验心棒自身的振摆和弯曲等误差;在表架上安装千分表和测微仪时,由于表架刚度带来的误差;在卧式机床上使用回转测微仪对重力的影响;在测量头抬头和低头位置的测量数据误差等。
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