数控机床验收方法及应用探讨

2013-10-16吴健

机电信息 2013年12期

吴健

0 引言

数控机床验收主要目的是判别机床是否符合技术指标，能否按照预定目标精密加工零件。在实际验收过程中，我们认为最主要的是几何精度、位置精度及实际产品加工精度的验收，根据这些指标提供的信息可精确判断机床的整体精度情况。

1 数控机床验收思路

目前数控机床的验收还存在着偏差，大部分人认为新机验收就是通过加工一个有代表性的典型零件决定机床能否通过验收。当该机床用于专门加工某种零件时，这种验收方法是可取的。但对于更具有通用性的数控机床，这种切削零件的检验方法显然不能提供足够信息来精确判断机床的整体精度指标。只有对机床的几何精度和位置精度进行检验，才能看出机床本身的制造精度。在这2项精度检验合格的基础上再进行零件加工检验，以此来考核机床的加工性能，国标即基于该思路来制定。在实际检验工作中，新机验收时都忽视了对机床精度的检验，认为新机在出厂时已做过检验，只需在安装现场调试一下机床水平，且试加工零件经检验合格就算通过验收。这忽视了运输过程中产生的振动和变形、机床水平的调整、气压／温度／湿度等外部条件的改变对位置精度产生的影响。

仅采用考核试加工零件精度的方法来判别新机床的整体质量，并以此作为验收的唯一标准是不够的，必须对机床的几何精度、位置精度及工作精度做全面的检验，只有这样才能保证机床的工作性能。

2 数控机床验收流程

就流程而言，数控机床验收可分为在制造商工厂的预验收和设备采购方的最终验收2个环节。

2.1 在制造商工厂的预验收

预验收是为了检查、验证机床能否满足用户的加工质量及生产率要求，并检查制造商提供的资料、备件。其主要工作包括：（1）检验机床主要零部件是否按合同要求制造；（2）检验各机床参数是否达到合同要求；（3）检验机床几何精度及位置精度是否合格；（4）检验机床各动作是否正确；（5）对合同未要求部分进行检验，如发现不满意处可向生产厂家提出，以便及时改进；（6）对试件进行加工，检查是否达到精度要求；（7）做好预验收记录，包括精度检验及要求改进之处，并由生产厂家签字。

如果预验收通过，则意味着机床精度达到发货要求。所以，预验收是非常重要的步骤，不可忽视。

2.2 设备采购方的最终验收

最终验收工作主要根据机床出厂合格证上规定的验收标准及用户实际能提供的检测手段测定机床合格证上各项指标。检测结果作为该机床的原始资料存入技术档案中，作为今后维修时的技术指标依据。

不管是预验收还是最终验收，根据GB／T9061—1988《金属切削机床通用技术条件》中的规定，调试验收应该包括的内容如下：（1）外观质量；（2）附件和工具的检验；（3）参数的检验；（4）机床的空运转试验；（5）机床的负荷试验；（6）机床的精度检验；（7）机床的工作试验；（8）机床的寿命试验；（9）其他。

3 数控机床验收的常见标准

数控机床调试和验收应当遵循一定的规范进行，数控机床验收的标准很多，通常按性质可以分为2大类，即通用类标准和产品类标准。

3.1 通用类标准

这类标准规定了数控机床调试验收的检验方法，测量工具的使用，相关公差的定义，机床设计、制造、验收的基本要求等，如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／T17421.2—2000《机床检验通则》第2部分《数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》、GB／T17421.4—2003《机床检验通则》第4部分《数控机床的圆检验》。这些标准等同于ISO230标准。

3.2 产品类标准

这类标准规定具体型式的机床几何精度和工作精度的检验方法以及机床制造和调试验收的具体要求，如JB／T8801—1998《加工中心技术条件》、JB／T8771.1—1998《加工中心检验条件》第1部分《卧式和带附加主轴头机床几何精度检验（水平Z轴）》、GB／T18400.6—2001《加工中心检验条件》第6部分《进给率、速度和插补精度检验》等。具体型式的机床应当参照合同约定和相关中外标准进行具体的调试验收。

在实践中，建议按照德国VDI／DGQ3441标准验收，当然还可参照其他比如日本的JIS－B6330标准以及国际标准ISO230等。

4 数控机床位置精度验收实际问题

数控机床位置精度的验收必然遇到标准评定的问题，机床位置精度的评定不同国家采用的准则（标准）不同。在实践中，同一台机床的精度用不同的检测标准得出的结果大相径庭。日本JIS标准精度测量值大大高于德国VDI或美国NMTBA标准测量值。我国现在采用的标准是以1988年颁布的国际标准ISO230－2《数控机床精度和重复定位精度的确定》为基础修订的。

机床精度的高低不能只看数值的大小，还要看其采用何种评定标准，因此在实际位置精度检测时，委托单上在注明各轴精度的同时必须说明采用何种标准评定，否则会给精度检测的操作者带来不便。表1为同一台机床同一轴不同标准的检测结果。

表1 同一台机床同一轴不同标准的检测结果

5 数控机床位置精度验收的标准比较及实际应用

除日本JIS标准外，德国VDI／DGQ3441、美国NMTBA以及国际化组织（ISO）标准都是要求机床沿某一数控轴在若干个目标点上作多次移动，并根据统计抽样而得到的。它们的主要区别在于：（1）选取目标点的个数；（2）移动次数；（3）移动是单向趋近还是双向趋近；（4）如何定义计算的公式和内容。

日常生产中所使用的数控机床精度，主要涉及定位精度、重复定位精度、反向误差3项内容。以下就此3项内容展开论述，具体比较如表2所示。

表2 机床精度标准比较

下面以我公司刚采购的一台立车为例进行比较，说明采用几种标准验收得出的相关结果。

安装在我公司重金工分厂3跨的DVT630X40／100 Q－NC数控6.3 m立车，数控系统为SINUMERIK 802 D sl，二轴联动，数控Z轴垂直刀架滑枕有效行程2 500 mm。用激光干涉仪对Z轴进行定位精度检测，对于同一组采集数据，采用前面提到的4种标准产生了不同结果，如图1～图4所示。

图1 ISO230－2标准计算结果

图2 VDI／’()$**!标准计算结果

图3 NMTBA标准计算结果

图4 JIS－B6330标准计算结果

从图1～图4的检测结果来看，对于同一检测目标：VDI／DGQ3441的检测数值最大，实际上也就是说标准最严格；JIS标准看似检测数值最小，但实际标准最低。而且，从实际计算结果来看，将最为严格的VDI／DGQ3441标准与最为宽松的JIS标准作比，定位精度和重复定位精度的检测数值，前者约为后者的2倍，这在实际工作中有很强的指导意义。