数控机床几何精度检验

1、2022-2-23编辑课件11-14、几何精度检验、几何精度检验 数控车床的几何精度是指机床各部件工作表面的几数控车床的几何精度是指机床各部件工作表面的几何形状及相互位置接近正确几何基准的程度。何形状及相互位置接近正确几何基准的程度。 数控车床的几何精度综合反映车床的关键机械零部数控车床的几何精度综合反映车床的关键机械零部件及其组装后的几何形状误差。它决定运动件在低速空件及其组装后的几何形状误差。它决定运动件在低速空转时的运动精度；决定加工精度的零件、部件之间及其转时的运动精度；决定加工精度的零件、部件之间及其运动轨迹之间的相对位置精度。运动轨迹之间的相对位置精度。 数控车床在机械加工领域中是

2、极为普遍的机械设备数控车床在机械加工领域中是极为普遍的机械设备之一，车削加工时，车床、刀具、切削用量和工艺等因之一，车削加工时，车床、刀具、切削用量和工艺等因素直接影响加工精度，而在正常加工条件下进行各项的素直接影响加工精度，而在正常加工条件下进行各项的切削加工，车床本身的几何精度是其中最重要的因素。切削加工，车床本身的几何精度是其中最重要的因素。2022-2-23编辑课件11-2 例如：车端面时的平面度和垂直度例如：车端面时的平面度和垂直度,主要决定于中拖主要决定于中拖板移动对主轴轴线的垂直度板移动对主轴轴线的垂直度; 车削圆柱面时，圆柱度主要车削圆柱面时，圆柱度主要决定于工件回转轴线的稳定

3、性，车刀刀尖移动轨迹的直线决定于工件回转轴线的稳定性，车刀刀尖移动轨迹的直线度以及与工件回转轴线的平行度，就是说主要决定于车床度以及与工件回转轴线的平行度，就是说主要决定于车床主轴与刀架的运动，包括主轴与刀架移动的平行度。主轴与刀架的运动，包括主轴与刀架移动的平行度。 因此，掌握和研究车床精度的检验项目和检验方法，因此，掌握和研究车床精度的检验项目和检验方法，探讨机床误差对加工质量的影响是极其重要的。探讨机床误差对加工质量的影响是极其重要的。 以以CAK40100为例，介绍数车的几何精度检测方法。为例，介绍数车的几何精度检测方法。2022-2-23编辑课件11-34.1 导轨在垂直平面内的直线

4、度、导轨的平行度导轨在垂直平面内的直线度、导轨的平行度4.1.1 检验要求检验要求2022-2-23编辑课件11-44.1.2 检验工具检验工具1.精密水平仪精密水平仪2.水平仪使用方法：水平仪使用方法： 水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的水平仪是用于检查各种机床及其它机械设备导轨的不直度、机件相对位置的平行度以及设备安装的水平位不直度、机件相对位置的平行度以及设备安装的水平位置和垂直位置的仪器。置和垂直位置的仪器。 水平仪是机床制造、安装和修理中最基本的一种检水平仪是机床制造、安装和修理中最基本的一种检验工具。一般框式水平仪的外形尺寸是验工具。一般框式水平仪的外形尺寸是200200

5、mm，精，精度为度为0.02/1000。水平仪的刻度值是气泡运动一格时的倾。水平仪的刻度值是气泡运动一格时的倾斜度，以每米多少毫米为单位，刻度值也叫做读数精度斜度，以每米多少毫米为单位，刻度值也叫做读数精度或灵敏度。或灵敏度。 若将水平仪安置在若将水平仪安置在1米长的平尺表面上，在右端垫米长的平尺表面上，在右端垫0.02毫米的高度，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。毫米的高度，此时气泡的运动距离正好为一个刻度。如图如图1所示。所示。2022-2-23编辑课件11-52022-2-23编辑课件11-6 测量导轨时，水平仪的移动方向习惯上是从左向右移测量导轨时，水平仪的移动方向习惯上是从左向右移动

6、，机床导轨的凸凹是由气泡的运动方向来确定。如图动，机床导轨的凸凹是由气泡的运动方向来确定。如图2 所示。所示。 如果导轨是凸的，水平仪向右移动，水平仪的气泡向如果导轨是凸的，水平仪向右移动，水平仪的气泡向相反方向运动，如图相反方向运动，如图2（1）所示。）所示。 如果导轨是凹的，水平仪向右移动，水平仪的气泡向如果导轨是凹的，水平仪向右移动，水平仪的气泡向相同方向运动，如图相同方向运动，如图2（2）所示。）所示。2022-2-23编辑课件11-74.1.3导轨在垂直面内的直线度测量方法导轨在垂直面内的直线度测量方法 将水平仪纵向放在溜板上靠近前导轨上，从刀架处于将水平仪纵向放在溜板上靠近前导轨上

7、，从刀架处于主轴箱一端的极限位置开始从左等距离向右，依次记录溜主轴箱一端的极限位置开始从左等距离向右，依次记录溜板在每一位置时水平仪的读数，作导轨曲线图。板在每一位置时水平仪的读数，作导轨曲线图。导轨全长的直线度误差导轨全长的直线度误差全为：全为： 全全=最大变化格数最大变化格数水平仪规格水平仪规格测量时每次移动距离测量时每次移动距离2022-2-23编辑课件11-8例如：检验一台最长工件长度例如：检验一台最长工件长度Dc=750mm卧式车床，溜板每卧式车床，溜板每移动移动250mm测量一次，水平仪刻度值为测量一次，水平仪刻度值为0.02/1000；溜板在各；溜板在各个测量位置时水平仪的读数依

8、次为：个测量位置时水平仪的读数依次为：+1.8、+1.4、-0.8、-1.6格格根据读数画曲线图如下：根据读数画曲线图如下：由上图可以得出，导轨全长的直线度误差由上图可以得出，导轨全长的直线度误差全全为：为：公式：公式：全全=最大变化格数最大变化格数水平仪规格水平仪规格测量时每次移动距离测量时每次移动距离 全全=2.80.02/1000250 =0.014mm2022-2-23编辑课件11-9由上图可以得出，导轨局部的直线度误差由上图可以得出，导轨局部的直线度误差局局为：为：公式：公式：局局=变化格数变化格数水平仪规格水平仪规格测量时每次移动距离测量时每次移动距离 局局=（1.6-0）0.02

9、/1000250 =0.008mm0.0140.0075(局部公差局部公差)因为在导轨两端因为在导轨两端 这台车床的导轨在垂直平面内的直线度检验合格。这台车床的导轨在垂直平面内的直线度检验合格。2022-2-23编辑课件11-104.1.4导轨（横向）的平行度测量方法导轨（横向）的平行度测量方法 将水平仪固定放置在溜板的横向位置，纵向等距离移动将水平仪固定放置在溜板的横向位置，纵向等距离移动溜板，从左等距离到右。记录溜板在每一位置的水平仪的读溜板，从左等距离到右。记录溜板在每一位置的水平仪的读数。数。 导轨的平行度误差：导轨的平行度误差： 平平水平仪在全部测量长度上读数的最大代数值水平仪在全部

10、测量长度上读数的最大代数值水平水平仪规格仪规格2022-2-23编辑课件11-11例如：检验一台导轨长度例如：检验一台导轨长度Dc=750mm卧式车床，溜板每卧式车床，溜板每移动移动250mm测量一次，水平仪刻度值依次为：测量一次，水平仪刻度值依次为：0、+1、+2、+3.8，水平仪刻度值为，水平仪刻度值为0.02/1000。 平平3.8 0.02/10000.076/1000 0.076/10000.04/1000 导轨横向的平行度不合格。导轨横向的平行度不合格。2022-2-23编辑课件11-12例如：检验一台导轨长度例如：检验一台导轨长度Dc=750mm卧式车床，溜板每卧式车床，溜板每移

11、动移动250mm测量一次，水平仪刻度值依次为：测量一次，水平仪刻度值依次为：0、+1、+2、+3.8，水平仪刻度值为，水平仪刻度值为0.02/1000。 平平3.8 0.02/10000.076/1000 0.076/10000.04/1000 导轨横向的平行度不合格。导轨横向的平行度不合格。2022-2-23编辑课件11-13注意：注意：（1）为什么只许导轨中间凸起？）为什么只许导轨中间凸起？ 因为：导轨中间部分使用机会较多，比较容易磨损。因为：导轨中间部分使用机会较多，比较容易磨损。（2）床身导轨在垂直平面内的直线度对加工质量的影）床身导轨在垂直平面内的直线度对加工质量的影响如何？响如何？

12、 车床车内外圆时，刀具纵向移动过程中高低位置发车床车内外圆时，刀具纵向移动过程中高低位置发生变化，影响工件素线的直线度，但影响较小。生变化，影响工件素线的直线度，但影响较小。 （3）床身导轨的平行度对加工质量的影响。）床身导轨的平行度对加工质量的影响。 车内外圆时，刀具纵向移动过程，前后摆动，影响车内外圆时，刀具纵向移动过程，前后摆动，影响工件素线的直线度，影响较大。工件素线的直线度，影响较大。2022-2-23编辑课件11-144.2 溜板移动在水平面内的直线度溜板移动在水平面内的直线度4.2.1 检验要求检验要求2022-2-23编辑课件11-154.2.2 检验工具检验工具1.千分表千分

13、表2.磁力表座磁力表座3.检验棒检验棒14.2.3 测量方法：测量方法： 在主轴锥孔及尾座锥孔中分别插入顶尖，检验棒装在主轴锥孔及尾座锥孔中分别插入顶尖，检验棒装入顶尖中，把磁力表座固定在刀架上，使千分表测头接入顶尖中，把磁力表座固定在刀架上，使千分表测头接触检验棒表面，如图所示，移动溜板检验，千分表的最触检验棒表面，如图所示，移动溜板检验，千分表的最大差值。大差值。4.2.4 对加工质量的影响对加工质量的影响 车内外圆时，刀具纵向移动过程中前后位置发生变车内外圆时，刀具纵向移动过程中前后位置发生变化，影响工件素线的直线度，影响较大。化，影响工件素线的直线度，影响较大。 2022-2-23编辑

14、课件11-164.3 尾座移动对溜板移动的平行度尾座移动对溜板移动的平行度4.3.1 检验要求检验要求4.3.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座2022-2-23编辑课件11-174.3.3 测量方法：测量方法： 把磁力表座固定在刀架上，使千分表测头接触尾座套把磁力表座固定在刀架上，使千分表测头接触尾座套筒表面，如图所示。尾座尽可能地靠近溜板，使其一起移筒表面，如图所示。尾座尽可能地靠近溜板，使其一起移动，得出读数。为了使固定在回转刀架上的指示器测头总动，得出读数。为了使固定在回转刀架上的指示器测头总是触及在是触及在 同一点上尾座套筒应保持锁紧状态。进行检测时，同一点上尾

15、座套筒应保持锁紧状态。进行检测时，尾座应按正常工作状态锁紧。沿着行程在每隔尾座应按正常工作状态锁紧。沿着行程在每隔300处记录读处记录读数。数。 误差为千分表读数的最大差值。误差为千分表读数的最大差值。4.3.4对加工质量的影响对加工质量的影响 尾座移至床身导轨上不同纵向位置时，尾座套孔的锥尾座移至床身导轨上不同纵向位置时，尾座套孔的锥孔轴线与主轴轴线会产生等高度误差，影响钻、扩、铰孔孔轴线与主轴轴线会产生等高度误差，影响钻、扩、铰孔以及两顶尖支承工件车削外圆时的加工精度。以及两顶尖支承工件车削外圆时的加工精度。 2022-2-23编辑课件11-184.4 主轴轴向窜动、轴肩支承面的跳动主轴轴

16、向窜动、轴肩支承面的跳动4.4.1 检验要求检验要求4.4.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座3.专用检具专用检具22022-2-23编辑课件11-194.4.3 测量方法：测量方法：）主轴的轴向窜动允差）主轴的轴向窜动允差 在主轴锥孔中插入一专用检具，棒端部中心孔内放一钢在主轴锥孔中插入一专用检具，棒端部中心孔内放一钢球，千分表的平测头顶在钢球上，旋转主轴进行检验，千分球，千分表的平测头顶在钢球上，旋转主轴进行检验，千分表读数的最大差值，就是窜动量。表读数的最大差值，就是窜动量。b）主轴轴肩支承面的跳动）主轴轴肩支承面的跳动 将千分表测头顶在轴肩支承面靠近边缘处，旋转主

17、轴，将千分表测头顶在轴肩支承面靠近边缘处，旋转主轴，分别在相隔分别在相隔90的四个位置上检验，四次中的最大差值。的四个位置上检验，四次中的最大差值。2022-2-23编辑课件11-204.5 主轴定心轴径的径向跳动。主轴定心轴径的径向跳动。4.5.1 检验要求检验要求4.5.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座2022-2-23编辑课件11-214.5.3 测量方法：测量方法： 将千分表固定在机床上，使其测头垂直触及主轴定心轴将千分表固定在机床上，使其测头垂直触及主轴定心轴颈（包括圆锥轴颈）的表面，旋转主轴，千分表的最大差值。颈（包括圆锥轴颈）的表面，旋转主轴，千分表的最大

18、差值。 4.5.4其对加工质量的影响其对加工质量的影响 1.用卡盘夹持工件车内外圆时：用卡盘夹持工件车内外圆时： a.加工表面与夹特面的同轴度圆度加工表面与夹特面的同轴度圆度 b.多次装夹中加工出的表面的同轴度。多次装夹中加工出的表面的同轴度。 2.钻、扩、铰孔时引起孔径扩大以及工件表面粗糙度。钻、扩、铰孔时引起孔径扩大以及工件表面粗糙度。2022-2-23编辑课件11-224.6 主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动4.6.1 检验要求检验要求4.6.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座3.专用检具专用检具32022-2-23编辑课件11-234.6.3 测量方法

19、：测量方法： 在主轴锥孔中插入一检验棒，将千分表固定在机床上，在主轴锥孔中插入一检验棒，将千分表固定在机床上，使其测头触及检验的圆柱面，旋转主轴，分别在使其测头触及检验的圆柱面，旋转主轴，分别在a和和b处检验，处检验，千分表的读数差值。千分表的读数差值。 4.6.4注意事项注意事项 相对主轴旋转相对主轴旋转90检验三次，消除棒误差影响；检验三次，消除棒误差影响；取四次结果的平均值，精确度较高。取四次结果的平均值，精确度较高。 主轴锥孔轴线的径向跳动对加工质量的影响：主轴锥孔轴线的径向跳动对加工质量的影响： 两尖顶支承工件车削外圆时：两尖顶支承工件车削外圆时：a.圆度；圆度；b.加工表加工表面与

20、中心孔的同轴度；面与中心孔的同轴度；c.多次装夹时对加工出的各表面有多次装夹时对加工出的各表面有同轴度，工件表面粗糙度均有影响。同轴度，工件表面粗糙度均有影响。2022-2-23编辑课件11-244.7 主轴轴线对溜板纵向移动的平行度主轴轴线对溜板纵向移动的平行度4.7.1 检验要求检验要求4.7.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座3.专用检具专用检具32022-2-23编辑课件11-254.7.3 测量方法：测量方法： 在主轴锥孔中插入一检验棒，把千分表固定在刀架上，在主轴锥孔中插入一检验棒，把千分表固定在刀架上，使千分表测头触及检验棒表面，分别在使千分表测头触及检验棒

21、表面，分别在a、b两处移动溜板检两处移动溜板检验，千分表的最大差值。验，千分表的最大差值。 注意：注意： 主轴回转主轴回转180，消除检验棒本身的误差，两次，消除检验棒本身的误差，两次测量结果的代数和的一半。测量结果的代数和的一半。4.7.4其对加工质量的影响其对加工质量的影响 用卡盘或其它夹具夹持工件（不用后顶尖支承），用卡盘或其它夹具夹持工件（不用后顶尖支承），车削内外圆时，刀尖移动轨迹与工件回转轴线在水平面内车削内外圆时，刀尖移动轨迹与工件回转轴线在水平面内平行度误差平行度误差工件产生锥度；在垂直面平面内的平行度误工件产生锥度；在垂直面平面内的平行度误差差工件素线的直线度。工件素线的直线

22、度。2022-2-23编辑课件11-264.8 主轴顶尖的径向跳动主轴顶尖的径向跳动4.8.1 检验要求检验要求4.8.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座3.顶尖顶尖2022-2-23编辑课件11-274.8.3 测量方法：测量方法： 将检验用的专用顶尖插入主轴锥孔，用千分表进行检验，将检验用的专用顶尖插入主轴锥孔，用千分表进行检验，使其触头垂直触及顶尖表面，旋转主轴，千分表的最大差值。使其触头垂直触及顶尖表面，旋转主轴，千分表的最大差值。 注意：主轴窜动量对跳动量的影响：注意：主轴窜动量对跳动量的影响：实值实值=4.8.4其对加工质量的影响其对加工质量的影响 车外圆时车

23、外圆时圆度。圆度。 加表面中的孔加表面中的孔同轴度同轴度 多次装夹时加工出的表面多次装夹时加工出的表面同轴度同轴度 工件表面工件表面粗糙度粗糙度260COS最大读数2022-2-23编辑课件11-284.9 尾座套筒轴线对溜板移动的平行度尾座套筒轴线对溜板移动的平行度4.9.1 检验要求检验要求4.9.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座2022-2-23编辑课件11-294.9.3 测量方法：测量方法： 将千分表固定在刀架上，使其测头触及尾座套筒表面，将千分表固定在刀架上，使其测头触及尾座套筒表面，移动溜板，分别在移动溜板，分别在a和和b处检验，千分表的读数差值。处检验，

24、千分表的读数差值。4.9.4其对加工质量的影响其对加工质量的影响 用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔时，刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差，使加工时，刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差，使加工孔的直径扩大并产生喇叭形。孔的直径扩大并产生喇叭形。 2022-2-23编辑课件11-304.10 尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度4.10.1 检验要求检验要求4.10.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座3.专用检具专用检具32022-2-23编辑课件11-314.10.3 测量方法：测量

25、方法： 在尾座锥孔中插入一检验棒，将千分表固定在溜板上，在尾座锥孔中插入一检验棒，将千分表固定在溜板上，使其测头触及检验的圆柱面，移动溜板，在使其测头触及检验的圆柱面，移动溜板，在300长度上，千长度上，千分表的读数差值。分表的读数差值。 注意；相对套筒旋转注意；相对套筒旋转180检验一次，消除棒误差影响；检验一次，消除棒误差影响；取二次结果的平均值。取二次结果的平均值。4.10.4其对加工质量的影响其对加工质量的影响 用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔时，刀具进给方向与工件回转轴线不重合，引起被加孔时，刀具进给方向与工件回转轴线不重合，引起被加工孔的孔径扩大和产生喇叭形；用两顶尖支承工件车削工孔的孔径扩大和产生喇叭形；用两顶尖支承工件车削外圆时，影响工件素线的直线度。外圆时，影响工件素线的直线度。 2022-2-23编辑课件11-324.11 主轴和尾座两顶尖的等高度主轴和尾座两顶尖的等高度4.11.1 检验要求检验要求4.11.2 检验工具检验工具1.千分表千分表2.磁力表座磁力表座3. 检验棒检验棒12022-2-23编辑课件11-334.11.3 测量方法：测量方法： 在主轴锥孔及尾座锥孔中分别插入顶尖，检验棒装入顶在主轴锥孔及尾座锥孔中分别插入顶尖，检验棒装入顶尖中，把磁力表座固定在刀架上