加工中心几何精度检验

加工中心几何精度检验

检验项目主要有：各直线轴轴线运动直线度、各直线轴轴线运动的角度偏差、各直线轴相会垂直度检验、主轴的轴向窜动、主轴的径向跳动、主轴轴线与Z轴轴线运动间的平行度、工作台面的平面度等。

（1)X轴轴线运动直线度检测

（a）在Z-X垂直平面（b）在X-Y水平面

图8-1-7 X轴轴线运动直线度检测安装示意图

根据国家标准可知，X轴轴线运动直线度检测允差为：X≤500mm时，允差为0.010mm；500mm＜X≤800mm时，允差为0.015mm；800mm＜X≤1250mm时，允差为0.020mm；1250mm＜X ≤2000mm时，允差为0.025mm。局部公差要求为：在任意300mm测量长度上为0.007mm。具体检测方法如下：

①将平尺和机床工作台表面擦拭干净。

②将平尺沿X轴放置在机床工作台中间位置，找正平尺，使平尺与X轴平行。

③将磁性表座组装好并吸附在机床主轴箱上，将千分表安装在磁性表座表架上。

④移动机床坐标轴X轴，使千分表测头垂直触及平尺工作面。安装示意图如图8-1—7所示。

⑤移动机床X轴并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为机床X轴轴线运动直线度。

（2)Y轴轴线运动直线度检测

Y轴轴线运动直线度检测实施步骤可参照X轴轴线运动直线度检测步骤，检测允差与X 轴相同，安装示意图如图8-1-8所示。

(a)在Y-Z垂直平面（b）在X-Y水平面

图8-1-8 Y轴轴线运动直线度检测安装示意图

（3)Z轴轴线运动直线度检测

Z轴轴线运动直线度检测实施步骤可参照X轴轴线运动直线度检测步骤，检测允差与X 轴相同，安装示意图如图8-1-9所示。

.

(a)在Z-X垂直平面 (b)在Y-Z垂直平面

图8-1-9 Z轴轴线运动直线度检测安装示意图

注意：对所有结构型式的机床，平尺、钢丝、直线度反射器都应置于工作台上，如果主轴能锁紧，则指示器、显微镜、干涉仪可装在主轴上，否则检验工具应装在机床的主轴箱上。测量位置应尽可能靠近工作台的中央。

（4)X轴轴线运动的角度偏差检测

根据国家标准可知，X轴轴线运动的角度偏差检测允差为：0.060mm/1000mm。局部公差要求为：在任意500mm测量长度上为0.030mm/1000mm。具体检测方法如下：

①将水平仪和机床工作台表面擦拭干净，将水平仪放置在机床工作台中间位置。

②找正水平仪，使水平仪与X轴平行，安装示意图如图8-1-10所示。

(a)在Z-X垂直平面 b)在X-Y水平面 (c)在Y-Z垂直平面

图8-1-10 X轴轴线运动的角度偏差检测安装示意图

③移动机床X轴，读取水平仪的变化值，其读数最大差值则为机床X轴轴线运动的角度偏差。

（5)Y轴轴线运动的角度偏差检测

Y轴轴线运动的角度偏差检测实施步骤可参照X轴角度偏差检测步骤，检测允差与X轴相同，安装示意图如图8-1-l1所示。

(a)在Y-Z垂直平面 (b)在X-Y平面 (c)在Z-X垂直平面

图8-1-11 Y轴轴线运动的角度偏差检测安装示意图

（6)Z轴轴线运动的角度偏差检测

Z轴轴线运动的角度偏差检测实施步骤可参照X轴角度偏差检测步骤，检测允差与X轴相同，安装示意图如图8-1-12所示。

(a)在Y-Z垂直平面 (b)在Z-X垂直平面

图8-1-12 Z轴轴线运动的角度偏差检测安装示意图

在检测时，应注意：

①检验工具应置于运动部件上。

②沿行程在等距离的5个位置上检验。

③应在每个位置的两个运动方向测取。最大与最小读数的差值应不超过允许公差。

④当坐标轴轴线运动引起主轴箱和夹持工件的工作台同时产生角运动时，这两种角运动应测量并用数学方法处理。

（7)Z轴轴线运动与X轴轴线运动间的垂直度检测

根据国家标准可知，Z轴轴线运动与X轴轴线运动间的垂直度检测允差为：

0.020mm/500mm。具体检测方法如下：

①将机床工作台移动到各坐标轴中间位置。

②将矩形角尺和机床工作台表面擦拭干净。

③将矩形角尺(或平尺)沿X方向放置在机床工作台中间位置。

④将磁性表座组装好并吸附在机床主轴或主轴箱上。

⑤将千分表安装在磁性表座表架上，使千分表测头触及矩形角尺(Y轴方向)。

⑥移动机床坐标轴X轴，调整矩形角尺或平尺位置，使矩形角尺(或平尺)一边与X轴平行。

⑦将千分表测头靠在矩形角尺(或直角尺)检验面上(X轴方向)，安装示意图如图8-1-13（a）所示。

⑧移动机床Z轴并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备Z轴轴线运动和X 轴轴线运动间的垂直度。

Z轴轴线运动和Y轴轴线运动间的垂直度检测实施步骤可参照“Z轴轴线运动与X轴轴线运动间的垂直度检测”步骤，安装示意图如图8-1-l3（b）所示。Y轴轴线运动和X轴轴线运动间的垂直度检测实施步骤可参照“Z轴轴线运动与X轴轴线运动间的垂直度检测”步骤，安装示意图如图8-1-13（c）所示。

(a)Z轴和X轴垂直度 (b)Z轴和Y轴垂直度 (c)Y轴和X轴垂直度

图8-1-13 线性运动间的垂直度检测安装示意图

在检测时，应注意：

①矩形角尺或平尺应平行于对应坐标轴轴线放置。

②如主轴能锁紧，千分表可安装在机床主轴上，否则千分表应安装在机床主轴箱上。

③为参考和修正方便，应记录α值是小于、等于还是大于90°。

④测量前应将机床工作台移动到坐标轴中间位置，并把角尺放在工作台的中间位置。

（8)主轴的轴向窜动检测方法

主轴的轴向窜动是指主轴旋转时，在沿规定方向加轴向力以消除最小轴向游隙影响的情况下，主轴沿其轴线所作往复运动的围。主轴的轴向窜动量过大会导致铣削工件时产生振动，影响加工零件的平面度和表面粗糙度，在攻丝时会产生单个螺纹的周期性螺距误差，严重时甚至会损坏刀具。所以机床出厂前和设备验收时都要对主轴的周期性轴向窜动进行检测。根据国家标准可知，主轴的轴向窜动检测允差为：0.005mm。具体检测方法如下：

①将拉钉安装到检验棒尾部。

②将检验棒和主轴锥孔擦拭干净。

③将检验棒安装到加工中心主轴锥孔。

④将磁性表座组装好并吸附在机床工作台上。

⑤将千分表安装在磁性表座表架上，移动坐标轴调整千分表与检验棒的相对位置，使千分表测头触及检验棒端面中心处。检测安装示意图如图8-1-14所示。

⑥启动机床主轴并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备主轴轴向窜动量。

注意：千分表测头应触及检验棒端面中心处，以避免检验棒端面跳动的影响。应在机床的所有工作主轴上进行检验。

图8-1-14主轴轴向窜动检测安装示意图

（9)主轴锥孔的径向跳动检测方法

加工中心主轴锥孔径向跳动量过大会导致刀杆和铣刀径向跳动及摆差增大，铣槽时会引起槽宽超差或产生锥度；同时可导致加工会引起加工孔的尺寸、圆度和圆柱度超差(圆变成椭圆)，在使用小直径刀具加工时甚至会损坏刀具。所以机床出厂前和设备验收时都要对主轴锥孔的径向跳动进行检测。根据国家标准可知，主轴的轴向窜动检测允差为：靠近主轴端部为0.007mm，距主轴端部300mm处为0.015mm。具体检测方法如下：

①将拉钉安装到检验棒尾部。

②将检验棒和主轴锥孔擦拭干净。

③将检验棒安装到加工中心主轴锥孔。

④将磁性表座组装好并吸附在机床工作台上。

⑤将千分表安装在磁性表座表架上，移动机床坐标轴调整千分表与检验棒的相对位置，使千分表测头触及检验棒靠近主轴端部侧面母线(图8-1-15的a位置)。

⑥起动机床主轴并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备主轴锥孔近端径向跳动量。

图8-1-15 主轴径向跳动检测安装示意图

⑦移动机床坐标轴使千分表测头触及检验棒距主轴端部300mm处侧面(图8-1-15的b 位置)，再读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备主轴锥孔远端径向跳动量。

注意：由于千分表测头上受到侧面的推力，检验结果可能受影响，为了避免误差，测头应严格对准旋转面的轴线。应在机床的所有工作主轴上进行检验，检验时主轴应至少旋转两整圈。

（10)主轴轴线与Z轴轴线运动间的平行度检测方法

加工中心主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度误差过大会导致加工零件的表面粗糙度增大，在孔加工时会引起加工孔的尺寸和形状超差(比如圆变成椭圆)。所以机床出厂前和设备验收时都要对主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度进行检测。根据国家标准可知，主轴轴线与Z轴轴线运动间的平行度检测允差为：在平行于Y轴轴线的Y-Z垂直平面300mm测量长度上为0.015mm，在平行于X轴轴线的Z-X垂直平面300mm测量长度上为0.015mm。具体检测方法如下：

①将拉钉安装到检验棒尾部。

②将检验棒和主轴锥孔擦拭干净。

③将检验棒安装到加工中心主轴锥孔。

④将磁性表座组装好并吸附在机床工作台上。

⑤将千分表安装在磁性表座表架上，移动机床坐标轴调整千分表与检验棒的相对位置，使千分表测头触及检验棒侧面母线，检测安装示意图如图8-1-16所示。

(a)Y-Z垂直平面 (b)Z-X垂直平面

图8-1-16 主轴轴线和Z轴轴线平行度检测安装示意图

⑥移动机床Z轴使千分表从靠近主轴端部移动到距主轴端部300mm处，读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度。

注意：X轴轴线应置于行程的中间位置。

（11)主轴轴线与X轴、Y轴轴线运动间的垂直度检测方法

加工中心主轴轴线与X轴、Y轴轴线运动间的垂直度误差过大会导致铣削轮廓产生锥度，

影响加工零件的平面度和表面粗糙度，在孔加工时会引起加工孔的尺寸、圆度和圆柱度超差(圆变成椭圆)。所以机床出厂前和设备验收时都要对主轴轴线与X轴、Y轴轴线运动间的垂直度进行检测。根据国家标准可知，主轴轴线与X轴、Y轴轴线运动间的垂直度检测允差为：

0.015mm/300mm。具体检测方法如下：

①将平尺和机床工作台表面擦拭干净，将平尺放置在机床工作台中间位置(X或Y方向)。

②将专用支架装好并安装在机床主轴上。

③将千分表安装在专用支架表架上，移动机床坐标轴使千分表测头垂直压向平尺。检测安装示意图如图8-1-l7所示。

(a)主轴轴线与X轴轴线垂直度 (b)主轴轴线与Y轴轴线垂直度

图8-1-17 主轴轴线垂直度检测安装示意图

④手动旋转机床主轴180°，读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备主轴轴线与X轴、Y轴轴线运动间的垂直度。

注意：如果可能，Y轴轴线和Z轴轴线锁紧。平尺应平行于X轴或Y轴轴线放置。为了参考和修正方便，应记录α值是小于、等于还是大于90°。

（12)工作台面的平面度检测方法

平面度指在规定的测量围，当所有点被包含在与该平面的总方向平行并相距给定值的两个平面时，认为该面是平的。平面度检测时所使用的工具主要有自准直仪、精密水平仪和实物标准(如平板、平尺)等。根据国家标准可知，工作台面的平面度检测允差为：L≤500mm 时，为0.020mm；500mm＜L≤800mm时，为0.025mm；800mm＜L≤1250mm时，为0.030mm；1250mm＜L≤2000mm时，为0.040mm；在任意300mm测量长度上为0.012mm（其中L为工作台托板的较短边的长度）。具体检测方法如下：

①将机床工作台移到中间位置，并将水平仪和机床工作台擦拭干净。

②将水平仪放置在被检平面上，按照图8-1-18所示规定方向移动。

③记录所测得的数据并进行数据处理，最终得出平面度数值。

图8-1-18 工作台平面度检测

注意：X轴轴线和Z轴轴线应置于其行程中间位置。回转工作台面的平面度应检验两次，一次回转工作台锁紧，一次不锁紧（如适用的话），两次测定的偏差均应符合允差要求。

（13)工作台面与X轴轴线运动间的平行度检测

根据国家标准可知，工作台面与X轴轴线运动间的平行度检测允差为：X≤500mm时，为0.020mm；500mm＜X≤800mm时，为0.025mm；800mm＜X≤1250mm时，为0.030mm；1250mm ＜X≤2000mm时，为0.040mm。具体检测方法如下：

①将量块、平尺和机床工作台表面擦拭干净，将一对等高量块放置在机床工作台中间位置，将平尺放置在量块上(X方向)。

②将磁性表座组装好并吸附在机床主轴箱上。

③将千分表安装在磁性表座表架上。

④找正平尺，使平尺与X轴平行。

⑤移动X轴，使千分表测头从Z向垂直触及平尺工作面，安装示意图如图8-1-19（a）所示。

(a)工作台面与X轴轴线平行度检测 (b)工作台面与Y轴轴线平行度检测

图8-1-19 工作台面与坐标轴轴线运动间的平行度检测安装示意图

⑥移动机床X轴并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备台面与X轴轴线的平行度。

（14)工作台面与Y轴轴线运动间的平行度检测

根据国家标准可知，工作台面与Y轴轴线运动间的平行度检测允差为：Y≤500mm时，为0.020mm；500mm＜Y≤800mm时，为0.025mm；800mm＜Y≤1250mm时，为0.030mm；1250mm ＜Y≤2000mm时，为0.040mm。检测实施步骤可参照（l3)“工作台面与X轴轴线运动间的平行度检测”步骤，安装示意图如图8-1-19（b）所示。

(15)工作台面与Z轴轴线运动间的垂直度检测

根据国家标准可知，工作台面与Z轴轴线运动间的垂直度检测允差为：在500mm测量长度上为0.025mm。检测实施步骤可参照（l3)工作台面与X轴轴线运动间的平行度检测”步骤，安装示意图如图8-1-20所示。

(a)Z-X垂直平面 (b)Y-Z垂直平面

图8-1-20 工作台面与Z轴轴线运动间的垂直度检测安装示意图注意：

①矩形角尺、角尺或圆柱角尺应置于工作台的中央位置。

②如主轴能锁紧，则指示器、显微镜或干涉仪可装在主轴上，否则检验工具应装在机床的主轴箱上。

③指示器测头近似地置于刀具的工作位置，可在平行于工作台面放置的矩形角尺上进行测量。

④回转工作台应在互成90°的4个回转位置处测量。

（16)工作台基准T形槽与X轴轴线运动间的平行度检测方法

工作台基准T形槽与X轴轴线运动间的平行度检测实施步骤如下：

①将机床工作台移动到各坐标轴中间位置。

②将标准销、矩形角尺和机床工作台表面及T形槽擦拭干净。

③将标准销插入到机床T形槽。

④将矩形角尺沿X方向侧面紧靠标准销放置在机床工作台中间位置。

⑤将磁性表座组装好并吸附在机床主轴或主轴箱上。

⑥将千分表安装在磁性表座表架上，使千分表测头触及矩形角尺(Y轴方向)，安装示意图如图8-1-21所示。

图8-1-21 工作台基准T形槽与X轴轴线运动间的平行度检测安装示意图

⑦移动机床坐标轴X轴，并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为设备基准T形槽和X轴轴线运动间的平行度。

注意：

①如果可能，Y轴轴线锁紧。

②如主轴能锁紧，则千分表可安装在机床主轴上，否则千分表应安装在机床主轴箱上。

③测量前应将机床工作台移动到坐标轴中间位置，并把矩形角尺放在工作台的中间位

置。

④定位销应与T形槽紧密接触。

⑤矩形角尺应与定位销紧密接触。