對集機(jī)、電特姐、液、氣于一體的進(jìn)口大型數(shù)控機(jī)床(含加工中心)的驗(yàn)收，無論是預(yù)驗(yàn)收肢簿、還是最終驗(yàn)收，都是十分重要的只恨。它是對機(jī)床設(shè)計(jì)译仗、制造、安裝調(diào)試的質(zhì)量官觅，特別是對機(jī)床精度的總體檢驗(yàn)纵菌。它直接關(guān)系到機(jī)床的功能、可靠性休涤、加工精度和綜合加工能力咱圆。
然而在實(shí)際驗(yàn)收中，常常會出現(xiàn)一些帶有技術(shù)性或管理性的問題功氨。如果不能得到及時的正確處理序苏，將會影響到機(jī)床的驗(yàn)收質(zhì)量。
1 定位精度的檢測
檢測機(jī)床的定位精度，常用標(biāo)準(zhǔn)有兩種：
- 德國VDI/DGQ3441標(biāo)準(zhǔn)(機(jī)床運(yùn)行精度和定位精度的統(tǒng)計(jì)方法)忱详。
- 美國AMT標(biāo)準(zhǔn)(美國機(jī)械制造技術(shù)協(xié)會制定)围来。
用兩個標(biāo)準(zhǔn)，測量數(shù)據(jù)的整理均采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法阿座。即沿平行于坐標(biāo)軸的某一測量軸線選取任意幾個定位點(diǎn)(一般為5～15個)乃衫，然后對每個定位點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行多次定位(一般為5～13次)∪ǎ可單向趨近定位點(diǎn)额神，也可以從兩個方向分別趨近，然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理腻酱，求出算術(shù)平均值惑膀。進(jìn)而求出平均值偏差、標(biāo)準(zhǔn)差烧歹、分散度贼么。分散度代表重復(fù)定位精度，它和平均值偏差一起構(gòu)成定位精度矗夯，兩者之和是在任意兩點(diǎn)間定位時可能達(dá)到的最大定位偏差德州。
由于被測坐標(biāo)軸長度不盡相同，因而其定位精度的線性允差的給定方式不應(yīng)是單一的施翰，而應(yīng)有所區(qū)別窝革。國標(biāo)GB10931-89數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評定方法中規(guī)定，軸線定位精度線性允差的給定方式主要有以下幾種：
- 在全行程上規(guī)定允差吕座；
- 根據(jù)被測對象長度分段規(guī)定允差虐译；
- 用局部公差方式規(guī)定允差；
- 既規(guī)定局部公差吴趴，同時也規(guī)定全行程允差漆诽。
東方汽輪機(jī)廠從德國科堡(COBURG)公司進(jìn)口工作臺5m×17m的數(shù)控龍門銑床(下稱龍門銑)，共有X锣枝、Y厢拭、Z、W四個坐標(biāo)軸撇叁。只有Z軸長度小于2m供鸠、最長的X軸全行程為17.70m；從意大利貝拉爾蒂(BRERADI)公司進(jìn)口的鏜桿直徑250mm的落地式數(shù)控鏜銑床陨闹，X軸(立柱移動)長23m楞捂，Y 軸(鏜頭升降)長7m。這些坐標(biāo)的軸線定位精度的線性允差值均按全行程允差給定趋厉。龍門銑X軸全行程允差為
式中L——測量行程全長寨闹，mm
P——定位允許偏差燕瞭，μm
X軸實(shí)際測量行程L=17210mm。共測11點(diǎn)欣骏，點(diǎn)間距為1721mm黎困。按公式(1)計(jì)算，其最大允差值為
| P=14+17210/250=82.84μm=0.093(mm) |
(2) |
因?yàn)榻o定的是全行程允差烈杠，只要其任意長度上的允差等于或小于P值腻学，定位精度都是合格的。
上例說明跃百，對于龍門銑、落地鏜銑床晦了、重型轉(zhuǎn)子數(shù)控車床患刻，X軸這樣長的坐標(biāo)軸，僅僅在全行程上規(guī)定允差是不夠的普统。而應(yīng)按線性允差給定方式d規(guī)定允差：既規(guī)定局部公差杠锻，同時也規(guī)定全行程允差。由于有了任意長度上的定位允差埋村，如任意2000mm珍特，不僅可滿足常用工作長度上的定位精度，也有利于提高全行程的定位精度魔吐。
由此可知扎筒，訂購機(jī)床時知道坐標(biāo)軸定位精度的線性允差的給定方式，根據(jù)工藝需要提出所購機(jī)床線性允差的給定方式酬姆，并列入合同條款是非常重要的嗜桌。
2 關(guān)于負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)
負(fù)荷試驗(yàn)是檢驗(yàn)機(jī)床是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的承載能力，及其在負(fù)荷狀態(tài)下各機(jī)構(gòu)工作是否正常辞色，其工作的平穩(wěn)性骨宠、準(zhǔn)確性、可靠性是否達(dá)到規(guī)定要求的重要手段相满。有人擔(dān)心負(fù)荷試驗(yàn)會損壞機(jī)床层亿，降低甚至破壞機(jī)床精度。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定立美，負(fù)荷試驗(yàn)前后均應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床的幾何精度匿又。工作精度試驗(yàn)亦放在負(fù)荷試驗(yàn)后進(jìn)行。其目的均是對機(jī)床的進(jìn)一步檢驗(yàn)悯辙。
如前述龍門銑地垢、負(fù)荷試驗(yàn)是在極限狀態(tài)下進(jìn)行的≡な穑滑枕伸出1m(技術(shù)規(guī)范規(guī)定尊伟，滑枕伸出1m可傳遞額定功率)惑拙，功率達(dá)120kW(額定功率95kW)。試驗(yàn)后測試滑枕兩個方向的垂直度野疟，其誤差值比靜態(tài)時還小了插呜。從美國莫林(MOLINE)公司進(jìn)口的MF195型數(shù)控多頭鉆床，按規(guī)定裝上10只?38mm鉆頭做加工100只孔的負(fù)荷試驗(yàn)廷碴。完成后用10只?25mm鉆頭砾楞，做連續(xù)鉆削500只孔的鉆削精度試驗(yàn)。精度要求(?25+0.125-0.05)mm就用，實(shí)測為(?25+0.020)mm顿豹。實(shí)踐證明，負(fù)荷試驗(yàn)不會損壞機(jī)床霉处，不會降低機(jī)床精度跋擅。
對于預(yù)驗(yàn)收時已做過負(fù)荷試驗(yàn)，對整體發(fā)運(yùn)到用戶的小型機(jī)床或加工中心嫌松，最終驗(yàn)收時可考慮免做沪曙。而對于解體發(fā)運(yùn)到用戶的大型機(jī)床，最終驗(yàn)收時負(fù)荷試驗(yàn)不可免做萎羔。因?yàn)橹匦掳惭b液走、調(diào)試、試車和預(yù)驗(yàn)收時的環(huán)境等條件已不相同贾陷。預(yù)驗(yàn)收合格缘眶，不能等同于最終驗(yàn)收合格。
1.檢驗(yàn)棒 2.百分表 3.平板昵宇、工作臺 4.附件銑頭 5.滑枕
圖1 HSD350C檢測示意圖 |
3 關(guān)于幾何精度的檢驗(yàn)器具
數(shù)控機(jī)床幾何精度基本上都要比普通機(jī)床高磅崭，普通機(jī)床用的檢具、量具瓦哎，往往因自身精度低砸喻，滿足不了檢測要求。
如龍門銑蒋譬，檢測附件銑頭HS350C主軸在0°割岛、90°、180°寓蔼、270°相對于滑枕的垂直度時咱贪，允差0.02mm/500mm。用科堡機(jī)床公司帶的長 1050mm筛六、?105mm的檢驗(yàn)棒价值，其各向母線直線度誤差均小于0.005mm。從羅馬尼亞阿莫斯(ARMUS)機(jī)床公司進(jìn)口的數(shù)控5m立車通溜，銑刀架滑枕需檢測同樣精度拷治。自制一檢驗(yàn)棒兰歼，母線直線度誤差大于0.03mm，超出檢測精度值胃琴，無法使用廊擦。
在檢測龍門銑銑頭相對工作臺的垂直度，如檢測意大利貝拉爾蒂鏜床立柱移動相對于工作臺的垂直度時遥附，需用1.5m×2m觉浦、直線度誤差≤0.01mm、角度誤差為2″的直角尺跋岳。
針對這一普遍存在的問題院仿，解決辦法有兩個：
- 在機(jī)床訂貨時提出哪些量檢具由制造廠提供，列入合同條款崔赌。
- 用切削加工替代精度檢驗(yàn)意蛀。對于那些必須檢而又無替代量檢具的精度項(xiàng)目，如圖1 HSD350C精檢項(xiàng)目健芭，可采用切削加工方法替代。將試件放在坐標(biāo)測量儀上秀姐，測量其相關(guān)平面的垂直度慈迈。
圖2 基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直平面的直線度誤差曲線 |
4 床身導(dǎo)軌縱向直線度的調(diào)整
大型數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控龍門銑床省有、落地式鏜銑床痒留，重型數(shù)控轉(zhuǎn)子車床等，其床身較長蠢沿，多由數(shù)段組成伸头。其床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度的調(diào)整，一般都按機(jī)床精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)成中凸曲線舷蟀。把導(dǎo)軌人為地調(diào)成中凸形狀恤磷，其實(shí)質(zhì)是一種預(yù)載。用預(yù)載產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力戈勾，抵抗工作臺绷煎、工件的重力及切削加工產(chǎn)生的垂直切削分力，使工作臺或刀架拖板在切削過程中處于水平狀態(tài)户痒，進(jìn)而保證工件加工面的平直度火毕。
大型數(shù)控機(jī)床安裝在恒溫環(huán)境中，如上述調(diào)成中凸形狀赠槽，使用中是沒有問題的剃炬。但安裝在常溫環(huán)境中，如環(huán)境溫度為0～5℃或5～10℃時幢戳，其導(dǎo)軌該如何調(diào)整莫诲？由于環(huán)境溫度變化泰涡，床身上、下有溫度差存在抗海，形成自上而下的溫度梯度丹伙。夏季導(dǎo)軌上表面溫度高，下表面溫度低葫羡。溫度差t1-t2使上表面伸長大于下表面恼五，呈上拱形狀。而到冬季哭懈，剛好相反灾馒。由于t2-t1的溫度差存在，下表面的收縮大于上表面遣总，導(dǎo)軌呈下?lián)闲螤畈锹蕖C(jī)床維修實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn)：溫度較高時(夏天)導(dǎo)軌上拱；溫度較低時(冬天)旭斥，導(dǎo)軌凹心容达。
1996年7月安裝龍門銑床時，基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度調(diào)成中凸0.076mm垂券。其當(dāng)時導(dǎo)軌上表面溫度為28℃花盐，下表面為26.5℃。
1997年11下旬復(fù)測基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差菇爪，導(dǎo)軌下?lián)?.31mm(圖2)算芯。此時導(dǎo)軌上表面溫度為10℃，下面為5℃凳宙。
為克服由于導(dǎo)軌上下溫差所導(dǎo)致的導(dǎo)軌直線度誤差属圃，可使用數(shù)段成一體的床身，不使用其連接處用螺栓產(chǎn)生塑性變形尽诀，使其成為彈性的連接叉砰。環(huán)境溫度變化時能伸縮自如，目的是使床身連接處成為鉸交點(diǎn)红集，使每段床身成為轉(zhuǎn)角不連續(xù)的簡支梁亲沃。這樣才能使導(dǎo)軌調(diào)成中凸更方便，而每段床身變形也更自如判懒。如某龍門銑床床身全長 35m袋员，每段長7m，共5段刀雳，高度為700mm痘嫉。上下表面溫差Δt=5℃。床身是在自由狀態(tài)下調(diào)平的粪世，溫差引起的變形為
d=aL2·Dt/(8H)=8.7×10-6×70002×5/(8×700)=0.3806式中d——溫差引起的變形馆义，mm
a——鑄鐵線膨脹系數(shù)黔章，取a=8.7×10-6
L——每段床身長度，mm
H——床身高度咏尝，mm
Dt——上压语、下表面溫差，℃
其理論計(jì)算值和復(fù)測值基本相符编检。當(dāng)最大溫差值Δt=1.5℃胎食，導(dǎo)軌呈中凸(圖3)。
圖3 調(diào)整后基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面的直線度誤差曲線 |
機(jī)床導(dǎo)軌下?lián)现堤笤识瑢⒂绊憴C(jī)床的運(yùn)行精度厕怜，如產(chǎn)生低速重載下的爬行。
為此蕾总，將導(dǎo)軌調(diào)成微凸粥航。h=0.03mm(圖3)這個微凸值，在環(huán)境溫度較低時(冬季)機(jī)床運(yùn)行精度得到保證生百。而當(dāng)環(huán)境溫度較高時(夏季)呈中凸最大值递雀。dmax=0.03+(dL·Dt)/(8H)=0.144mm，其對加工精度亦不構(gòu)成影響蚀浆，因?yàn)樵谥亓τ持⑶邢髁ψ饔孟拢型怪禃黠@減小瘫骏，從而保證了一年四季機(jī)床的運(yùn)行精度。
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