热效应中立式加工中心直线轴线的精度测量

2014-10-21韩玉稳董应明高健

中国机械 2014年24期

关键词：测量

韩玉稳　董应明　高健

摘要：立式加工中心直线轴线的数控精度在机床热效应中变化较大。根据测量标准检测立式加工中心直线轴线热效应的数控精度，为机床的设计，改进，应用提供可靠有效数据，提高机床的性能。

关键词：热效应；直线轴线；数控精度；测量

引言

立式加工中心受环境热源及温度，机床运动切削加工，导致机床的几何精度和数控精度改变，这些精度的改变，影响着机床的寿命、运动性能、加工件的精度。立式加工中心热效应是生产厂家和用户关注的重点。本文结合采用两个测量标准，综合运用计算机技术、温度传感器、激光技术，对立式加工中心的数控直线轴精度进行测量，较为全面地反映了立式加工中心热效应下直线轴线的精度。

1.数控直线轴线精度的测量标准

目前，立式加工中心的直线轴运动一般主要由伺服电机驱动滚珠丝杠，拖动机床的运动部件作进给运动；当机床的环境温度发生变化时，材料会热胀冷缩，滚珠丝杠的导程就会加长或缩短；同样，当机床运动及切削加工时，运动部件也会发热，根据滚珠丝杠的支承方式，滚珠丝杠的导程会加长或缩短；立式加工中心的数控直线轴精度包括定位精度（单向、双向）、重复定位精度（单向、双向）、位置偏差、轴线的反向差值等就会改变，机床的加工精度随之降低。

直线轴的数控精度是立式加工中心的重要性能指标之一，其测量的方法和产品标准有3个国家标准：《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》（等效采用际标准ISO 230-2：1997），《GB/T17421.3-2009 机床检验通则第3部分：热效应的确定》（等同采用ISO 230-3：2001），《GB/T 18400.4-2010 加工中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验》（等同采用ISO10791-4：1998）。

1.1 GB/T17421.2-2000和GB/T 18400.4-2010简介

GB/T 18400.4-2010的检测条件、数据处理等采用 GB/T17421.2-2000的规定，只是对立式加工中心的数控直线轴精度如定位精度（单向、双向）、重复定位精度（单向、双向）、反向差值等公差予以了具体化。

（1）检测条件

A 环境：被检测机床的环境温度为20℃，机床的运转升温条件根据用户和机床的供应商/制造商协商达成的协议，如果环境温度不是20℃，也可根据用户和机床的供应商/制造商协商达成的协议环境温度检测。

B 被检机床：被检机床应完成装配并经充分运转。在开始检验定位精度和重复定位精度之前，机床的调平、几何精度和功能检验都应完全符合要求；检验在机床无负载的条件下进行。

C 升温：检验前应按供方/制造厂的规定或供方/制造少与用户的协议进行适当的升温。

（2）测量

A 测量行程：行程至2O00mm时在全行程上测量；行程超2O00mm时，按约定检验。

B 采样点：在行程至2O00mm的线性轴线上，每米至少选择5个目标位置，并且在全程上至少也应有5个目标位置，按标准检验循环（见图1）在所有目标位置上进行测量，每个目标位置在每个方向上应测量5次；行程超2O00mm时，按约定检验。

C 采样时间：直线轴完成标准检验循环所需时间。

（3）测量结果评定

采用数理统计中的数字特征法，计算处理得出定位精度（单向、双向）、重复定位精度（单向、双向）等具体数值。