4.几何精度检验

2020/6/2511-14、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。2020/6/2511-2例如：车端面时的平面度和垂直度,主要决定于中拖板移动对主轴轴线的垂直度;车削圆柱面时，圆柱度主要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，探讨机床误差对加工质量的影响是极其重要的。以CAK40100为例，介绍数车的几何精度检测方法。2020/6/2511-34.1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2020/6/2511-44.1.2检验工具1.精密水平仪2.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。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200×200mm，精度为0.02/1000。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或灵敏度。若将水平仪安置在1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。如图1所示。2020/6/2511-52020/6/2511-6测量导轨时，水平仪的移动方向习惯上是从左向右移动，机床导轨的凸凹是由气泡的运动方向来确定。如图2所示。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2—（1）所示。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2—（2）所示。2020/6/2511-74.1.3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。导轨全长的直线度误差δ全为：δ全=最大变化格数×水平仪规格×测量时每次移动距离2020/6/2511-8例如：检验一台最长工件长度Dc=750mm卧式车床，溜板每移动250mm测量一次，水平仪刻度值为0.02/1000；溜板在各个测量位置时水平仪的读数依次为：+1.8、+1.4、-0.8、-1.6格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δ全为：公式：δ全=最大变化格数×水平仪规格×测量时每次移动距离δ全=2.8×0.02/1000×250=0.014mm2020/6/2511-9由上图可以得出，导轨局部的直线度误差δ局为：公式：δ局=变化格数×水平仪规格×测量时每次移动距离δ局=（1.6-0）×0.02/1000×250=0.008mm∵0.0140.02(直线度全程允许公差)0.0080.0075(局部公差)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。2020/6/2511-104.1.4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。导轨的平行度误差：δ平＝水平仪在全部测量长度上读数的最大代数值×水平仪规格2020/6/2511-11例如：检验一台导轨长度Dc=750mm卧式车床，溜板每移动250mm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0.02/1000。δ平＝3.8×0.02/1000＝0.076/1000∵0.076/1000＞0.04/1000∴导轨横向的平行度不合格。2020/6/2511-12例如：检验一台导轨长度Dc=750mm卧式车床，溜板每移动250mm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0.02/1000。δ平＝3.8×0.02/1000＝0.076/1000∵0.076/1000＞0.04/1000∴导轨横向的平行度不合格。2020/6/2511-13注意：（1）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。（2）床身导轨在垂直平面内的直线度对加工质量的影响如何？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。（3）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，影响工件素线的直线度，影响较大。2020/6/2511-144.2溜板移动在水平面内的直线度4.2.1检验要求2020/6/2511-154.2.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.检验棒14.2.3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，千分表的最大差值。4.2.4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化，影响工件素线的直线度，影响较大。2020/6/2511-164.3尾座移动对溜板移动的平行度4.3.1检验要求4.3.2检验工具1.千分表2.磁力表座2020/6/2511-174.3.3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是触及在同一点上尾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300处记录读数。误差为千分表读数的最大差值。4.3.4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。2020/6/2511-184.4主轴轴向窜动、轴肩支承面的跳动4.4.1检验要求4.4.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.专用检具22020/6/2511-194.4.3测量方法：α）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。b）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，旋转主轴，分别在相隔90°的四个位置上检验，四次中的最大差值。2020/6/2511-204.5主轴定心轴径的径向跳动。4.5.1检验要求4.5.2检验工具1.千分表2.磁力表座2020/6/2511-214.5.3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颈（包括圆锥轴颈）的表面，旋转主轴，千分表的最大差值。4.5.4其对加工质量的影响1.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b.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。2020/6/2511-224.6主轴锥孔轴线的径向跳动4.6.1检验要求4.6.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.专用检具32020/6/2511-234.6.3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，使其测头触及检验的圆柱面，旋转主轴，分别在a和b处检验，千分表的读数差值。4.6.4注意事项相对主轴旋转90°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。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：a.圆度；b.加工表面与中心孔的同轴度；c.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。2020/6/2511-244.7主轴轴线对溜板纵向移动的平行度4.7.1检验要求4.7.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.专用检具32020/6/2511-254.7.3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，使千分表测头触及检验棒表面，分别在a、b两处移动溜板检验，千分表的最大差值。注意：主轴回转180°，消除检验棒本身的误差，两次测量结果的代数和的一半。4.7.4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），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→工件产生锥度；在垂直面平面内的平行度误差→工件素线的直线度。2020/6/2511-264.8主轴顶尖的径向跳动4.8.1检验要求4.8.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.顶尖2020/6/2511-274.8.3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，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：δ实值=4.8.4其对加工质量的影响车外圆时→圆度。加表面中的孔→同轴度多次装夹时加工出的表面→同轴度工件表面→粗糙度260COS最大读数2020/6/2511-284.9尾座套筒轴线对溜板移动的平行度4.9.1检验要求4.9.2检验工具1.千分表2.磁力表座2020/6/2511-294.9.3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，移动溜板，分别在a和b处检验，千分表的读数差值。4.9.4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。2020/6/2511-304.10尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度4.10.1检验要求4.10.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.专用检具32020/6/2511-314.10.3测量方法：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300长度上，千分表的读数差值。注意；相对套筒旋转180°检验一次，消除棒误差影响；取二次结果的平均值。4.10.4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外圆时，影响工件素线的直线度。2020/6/2511-324.11主轴和尾座两顶尖的等高度4.11.1检验要求4.11.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.检验棒12020/6/2511-334.11.3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，千分表的最大差值。4.11.4其对加工质量的影响用两顶尖支承工件车削外圆时，刀尖移动轨迹与工件回转轴线间产生平行度误差，影响工件素线的直线度；用装在尾座套筒锥孔中的孔加工刀具进行钻、扩、铰孔时，刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差，引起被加工孔径扩大。2020/6/2511-344.12横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度4.12.1检验要求4.12.2检验工具1.千分表2.磁力表座3.专检具4或直角尺2020/6/2511-354.12.3测量方法：方法一：将检验平盘固定在主轴上，千分表固定在中拖板上，移动中拖板进行检验，然后将主轴旋转180°，再测一次，两次测量结果的代数和之差。方法二：用直角尺的一边为基准，即把直角尺放置导轨上，千分表装在中拖板上，在纵向测量直角尺一底面的左右两边的读数相等。如不等则调整水平仪左右两边位置直到相等，然后横向测量的千分表的最大代数差值。4.12.4其对加工质量的影响车端面时对工件端面的平面度和垂直度受影响。