2021精密数控机床工作台多点热误差的测定

精密数控机床工作台多点热误差的测定PAGEPAGE1PAGEPAGE2精密数控机床工作台多点热误差的测定范围本标准适用于测定行程小于2000mm立式三轴精密数控机床（以下简称机床）在空运转条件下工作台上的多点热误差。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/T17421.3机床检验通则第3部分：热效应的确定下列的术语和定义适用于本文件。3.1机床热误差machinetoolthermalerror注：多种热源包括环境温度变化、电机转动产生热量、导轨之间的摩擦生热等。3.2接触式探测系统contactingprobingsystem需与待测表面发生实体接触的探测系统。注：探测系统是由测头以及可附加配置的测头加长杆、测头交换系统、探针、探针交换系统和探针加长杆组成的系统。3.3实物标准器materialstandard置于机床的测量空间区内，复现一要素可溯源尺寸量值的实物量具。符号下列符号适用于本文件。Ii：实物标准器的编号，i取值为1,2,3，…，N，N为实物标准器总个数。Zi,0：机床运行前第i个实物标准器上Z点的初始Z向坐标。X1i,0：机床运行前第i个实物标准器上X1点的初始X向坐标。X2i,0：机床运行前第i个实物标准器上X2点的初始X向坐标。Y1i,0iY1Y2i,0iY2Zi,n：机床运行后第n次测量第i个实物标准器上Z点的Z向坐标，其中n为机床运行后的测量总次数。X1i,n：机床运行后第n次测量第i个实物标准器上X1点的X向坐标。X2i,n：机床运行后第n次测量第i个实物标准器上X2点的X向坐标。Y1i,n：机床运行后第n次测量第i个实物标准器上Y1点的Y向坐标。Y2i,n：机床运行后第n次测量第i个实物标准器上Y2点的Y向坐标。Zi,k：机床运行后第k次测量第i个实物标准器上Z点的Z向坐标，其中k取值为1,2,3，…，n。X1i,kkiX1点的X2i,kkiX2点的Y1i,k：机床运行后第k次测量第i个实物标准器上Y1点的Y向坐标。Y2i,k：机床运行后第k次测量第i个实物标准器上Y2点的Y向坐标。Zi：第i个实物标准器上Z点处的Z向热误差，其中，ZiZi,nZi,0。X1i：第i个实物标准器上X1点处的X向热误差，其中，X1iX1i,nX1i,0。X2i：第i个实物标准器上X2点处的X向热误差，其中，X2iX2i,nX2i,0。Y1i：第i个实物标准器上Y1点处的Y向热误差，其中，Y1iY1i,nY1i,0。Y2i：第i个实物标准器上Y2点处的Y向热误差，其中，Y2iY2i,nY2i,0。Xi

：第i个实物标准器饶X轴倾斜角度热误差，其中Xi

tan1Y2iY2id9

，d9为实物标准器上测点Y1和Y2的间距。Y：第i个实物标准器饶Y轴倾斜角度热误差，其中Y

tan1X2iX2i。i i9dd精密数控机床测定前的安装遵守GB/T17421.1-1998第3章的准备工作。1μmZ+X+Z+X+Y+1234图中：1——接触式探测系统；2——实物标准器；3——定位板；4——磁片；5——螺栓和螺母。图1机床工作台多点热误差测定装置图452/X2Y1Y2ZGB/T17421.3的规定，图中：d5——30mm；d6——30mm；d7——150mm；d8——40mm；d9——70mm；d10——35mm。图2实物标准器图机床工作台多点热误差的测定至少需用9个实物标准器，并应满足工作台长度及行程的要求，实物标准器个数的选择如表1所示。表1实物标准器个数的选择表工作台X向行程<800mm800mm～1200mm>1200mm实物标准器个数9121593I1、I2…I9ZZXXYXd2，Yd3+d4图中：d1——550mm；d2——200mm；d3——60mm；d4——50mm。图3实物标准器及定位板的安装图定位板3452表2定位板尺寸及实物标准器放置间距表单位：mm实物标准器个数d1d2d3d495502006050127502006050159502006050机床工作台多点热误差测定前测定装置的安装如图1所示，实物标准器的固定和定位应保证在机床行程范围内，且不影响机床的空运转过程。夹具45GB/T17421.1-1998/8.3.1主轴转速宜为4000rpm～6000rpm。8.3.2进给速度宜为400mm/min～600mm/min。、33Zi,0、

X1i,0

X2i,0

Y1i,0 Y2i,0、、 和 3minXY、、 和 Zi,kX1i,kX2i,k、Y1i,k和Y2i,k8.4.28.4.31051μm，结/表3测定参数序号测定参数测定工具测定目的1所有实物标准器上X1点的X向坐标值接触式探测系统测定各实物标准器的X向热误差2所有实物标准器上X1点的X向坐标值接触式探测系统测定各实物标准器的X向热误差3所有实物标准器上Y1点的Y向坐标值接触式探测系统测定各实物标准器的Y向热误差4所有实物标准器上Y2点的Y向坐标值接触式探测系统测定各实物标准器的Y向热误差5所有实物标准器上Z点的Z向坐标值接触式探测系统测定各实物标准器的Z向热误差6Y1Y2Y接触式探测系统测定各实物标准器的饶X轴倾斜角度热误差7X1X2X接触式探测系统测定各实物标准器的饶Y轴倾斜角度热误差根据记录的实验数据，宜参照附录A的形式，表达各实物标准器测点的热误差变化过程。——测定日期；——机床的型号、编号及X、Y、Z三向行程；——定位板的尺寸；B附录A（资料性附录）精密数控机床工作台多点热误差测定结果表达示例测定期尺： 机床号编号 主轴次转间X、、Z方行： 测定具号工具度主轴速速度 实物准个： 准尺： 结果测定结果由各实物标准器测点的热误差变化曲线图组成。以Z测点为例，具体样图见图A.1。12341234567894035热误差/um30热误差/um2520151050 5 10 15 20 25 29测量次数图A.1各实物标准器Z测点的热误差变化曲线附录B（资料性附录）精密数控机床工作台多点热误差测定结果表达示例测定期尺： 机床号编号 主轴次转间、YZ向程： 测定具号工具度主轴速速度 实物准个： 准尺： 结果准器I1表B.1实物标准器I1热误差结果评估表测定参数计算值备注整个测定周期内实物标准器I1上X1点的坐标差值测定实物标准器I1的X向热误差整个测定周期内实物标准器I1上X2点的坐标差值测定实物标准器I1的X向热误差整个测定周期内实物标准器I1上Y1点的坐标差值测定实物标准器I1的Y向热误差整个测定周期内实物标准器I1上Y2点的坐标差值测定实物标准器I1的Y向热误差整个测定周期内实物标准器I1上Z点的坐标差值测定实物标准器I1的Z向热误差整个测定周期内实物标准器I1上Y1点和Y2点的坐标差值相减再除以h测定实物标准器I1绕X轴倾斜角度热误差整个测定周期内实物标准器I1上X1点和X2点的坐标差值相减再除以h测定实物标准器I1绕Y轴倾斜角度热误差1010表B.2机床工作台多点热误差结果评估表机床X向最大热误差点及热误差值：机床X向最小热误差点及热