关于数控机床成品精细化检验的研究*

赵小玲 孔德红 龚 旭 孔香梅

(青海一机数控机床有限责任公司，青海 西宁 810018)

1 机床成品精细化检验的必要性

近年来国内外数控机床、加工中心(以下简称机床)的发展速度非常迅猛，型式、规格、功能在不断扩展，质量、精度和速度也在进一步提高。执行的各类技术标准相继修订并积极与国际标准接轨，提高采标率和标准质量，增强可操作性。各类功能部件、配套件等层出不穷并被择优选用，已经向单元化、模块化、专业化和高精化方向发展，使产品设计、制造周期大幅度缩短，产品质量、精度、技术水平、可靠性、安全性和档次等极大提升，具有较强的市场竞争力，发展前景良好。

因此，紧随科技发展步伐，兼顾制造商、用户和市场的需要达到共赢目的，对机床成品进行精细化检验研究势在必行。

2 机床成品精细化检验的内容

机床成品常规检验内容参见GB/T9061—2006 金属切削机床通用技术条件、GB 5226.1-2008机械电气安全机械电气设备第1 部分:通用技术条件、GB 15760—2004 金属切削机床 安全防护通用技术条件、GB 18568—2001 加工中心安全防护技术条件、GB/T18400.1～7—2010加工中心检验条件、JB/T8801—1998 加工中心技术条件等标准的有关规定。精细化检验研究是结合市场需求的变化、用户的反馈、技术的提升和行业技术进步的推动，始终遵守符合国家标准、行业标准、企业标准、产品技术文件和用户合同及技术协议的要求，对常规检验内容进行深层次拓展研究和分析后改进、具体化、增加一些应时而生的检验内容及控制方法非常有必要。

2.1 增加机床成品检验流程图

流程图是按生产现场实际运作情况绘制的，很直观地给出了机床成品精细化检验的固定顺序。流程图在执行过程中有两种约束要求即“允许合并检验或穿插检验”、“应按顺序检验不许跳序交检”，使用时应区别对待。正常情况下应按本流程图一步一步地进行检验，始终遵守上工序检验合格检验员盖章后，才能进行下工序检验的原则，不允许跳序检验，否则检验员有权拒绝检验。流程图见图1。

2.2 改进和具体化机床成品检验内容

(1)改进和具体化机床成品基础安装水平要求:检验机床前，应将机床安置在适当的基础上并调平，0.010 mm/1000 mm 精密水平仪在纵向和横向分别控制在2 格(0.020 mm/1000 mm)以内。

(2)改进和具体化机床成品装配完整性检验内容:①检验机床成品中主机、电气、控制、液压、气动、润滑、冷却、特殊附件等装配的完整性;②检验机床成品中主要外购部件、装置和电气件(滚珠丝杠、直线滚动导轨、主轴单元、刀库、液压站、恒温油箱、油冷却机、水冷却机、润滑装置、气动装置、打刀缸、储能器、链板排屑器、机床导轨防护罩、控制箱温度调节机、数控系统、伺服电动机、变压器等)的主参数或规格、数量是否符合产品设计文件的规定和用户合同的要求，是否有合格证、安全标志、使用说明书、生产厂家等。

(3)改进和具体化机床成品安全质量检验内容:①机床的电线和电缆导管、油管、气管和冷却管等应布置紧凑、排列整齐、不应产生扭曲、折叠等现象，必要时用管夹、支架等固定，不应引起绊倒等危险;②机床的凸出部分、移动部分、分离部分(如刀库、电缆拖链、引出式操作台、工作台、立柱、主轴箱等)应采取安全防护措施(如防护罩、护栏等)，防止产生磕伤、碰伤、划伤、剐伤、绊倒等危险;③运动部件与运动部件之间或运动部件与静止部件之间，不应存在挤压危险或剪切危险，否则应采取安全措施，如主轴箱与工作台之间应给出主轴端面或轴心线至工作台面的最小距离，并采用软、硬限位和死挡铁等安全措施，避免产生挤压危险;工作台、滑鞍、立柱等与墙或其他物体之间应采取安全防护措施(如机床全防护罩、护板)，防止产生挤压危险;滑鞍与床身、主轴箱与立柱、立柱与床身、工作台与床身、滑枕与横梁等之间应采用导轨防护罩防止产生剪切危险;为防止操作者由于意料不到的运动或观察、调整、加工时产生挤压危险，应在工作区域周边加防护装置或安全警告信息标识。④运动部件不允许同时运动时，其控制机构应联锁，做法是手动换刀时，自动换刀机构应不起作用;设置刀具到位检测信号，主轴没有拉刀信号，进给轴不能运动，主轴不能旋转;机械手不在待机位置，进给轴不能运动，主轴不能旋转。⑤刀具夹紧装置应确保主轴运转时，手动松开刀具的控制装置不起作用。⑥机床自动运行方式下，不允许打开防护罩门，否则冷却液停止，机床进给保持，排屑装置停止运动;防护门关闭，再按“循环起动”按钮，机床可继续运行。⑦普通交流异步电动机采用电动机保护开关作过载和短路保护，其整定值等于电动机的额定电流，且应位于器件调整范围的中区附近。⑧伺服电动机采用自动检测报警功能，对过载、过流进行报警处理。⑨机床液压系统应设有液位、压力和液温监控和报警信息。⑩在所有安全防护装置都就位并发挥作用的情况下进行冷却液喷溅试验，冷却液的渗漏不应造成环境污染、滑倒等危险。

2.3 增加机床成品检验内容

(1)在空运转试验中增加检验内容:①抓大刀、重刀、长刀的次数为每个刀位不少于3 次;②对机床的自动排屑系统进行空运转试验，工作应正常、操作调整应方便。

(2)在连续空运转试验中增加检验内容:①应在手动功能试验、数控功能试验合格后，对机床所有功能进行连续空运行试验，测试机床在规定时间内自动连续运行的正确性、安全性、准时性、平稳性、可靠性、灵活性和全面性;②在连续空运转试验中不得以倍率开关调节运行速度，更不允许使用“进给保持”按钮，以防止假跑车计时。

(3)在负荷试验中增加检验内容:①回转工作台至少应进行15 次旋转;②工件夹持托板应做工作台最大承载重量的交换试验，交换次数不少于10 次;③机械主轴和电主轴的负荷切削试验是不一样的。机械主轴适应三合一(最大扭矩、最大切削抗力和最大功率)重切，主轴转速设为临界速度n0，采用铣削方式进行试验，改变进给速度或切削深度，使机床达到设计规定的最大扭矩、最大切削抗力和最大功率，测试机床的刚度、强度、抗震性、切削加工效率。但电主轴不适应三合一重切，功率应单独切削达到设计规定。

(4)增加机床数控精度检验要求:全闭环控制机床进行数控精度检验时分两步进行，首先在半闭环状态下检验，精度指标达到国家标准要求;然后在全闭环状态下检验，数控精度达到用户技术协议和合同要求。

(5)增加机床全防护罩试漏试验内容:机床主轴转速推荐选用中速;刀具为重切铣刀;冷却液按泵的流量供给;冷却液应喷射到重切铣刀上;工作台上安装一个模拟工件;机床模拟工况进行各种运行，在保证不漏的情况下空运行1 h。运行时间由检验员确认。

(6)增加用户工件编程和加工要求内容:用户的工件需要在公司加工时，试切工应编制完整的自动加工程序(含自动换刀、冷却液供给)进行加工，必须一次性连续完成工件加工并交检合格。实体工件加工完成后，试切工还需交检自动加工程序的连续性即将原自动加工程序再模拟工况运行5 遍，每遍运行期间不允许自动停机，以便用户厂家能顺利加工工件。运行遍数由检验员确认。对于双工位机床必须两个工位都加工工件检验其一致性。

2.4 增加机床试验/检验后应复检的内容或遵守事项

(1)增加机床负荷试验后的复检内容:①用塞尺检验滑动导轨面的结合间隙、各压板面的间隙、镶条结合面的间隙、各坐标方向的支承座固定结合面间的间隙;②机床各轴电动机运行电流或功率检验，不得超过技术文件规定值;③开关行程应在规定范围内;④机床主轴锥孔接触精度检验为，7:24 主轴锥孔接触面积≥80%以上，且靠近大端;1:10 主轴锥孔接触面积≥85%以上。

(2)增加用户工件加工完成后的复检内容:复检机床的主要参数即主轴转速、进给速度、快速移动速度、反向间隙、干涉区、软限位。

(3)增加机床负荷试验后应遵守的事项:①机床负荷试验后不应重新调整安装水平，否则，应复检调整后受到影响的有关项目;②机床已经负荷切削之后，不允许进行任何机构调整(拆除防护罩、修刮工作台面者除外);③负荷切削试验后需要进行机构调整的，均应进行不少于4 h 的空运行试验(可以不跑刀库机械手)之后，再进行至少2/3 满负荷切削试验(调整刀库机械手者除外)，同时复检有关的精度;④凡是在负荷切削试验之后研修主轴的，必须进行满负荷的切削试验;拆修主轴的，须再进行最高转速2 h 的运转之后，再进行负荷切削试验，并检验相关精度。

(4)增加机床几何精度检验应遵守的事项:几何精度检验是保证机床加工精度的基础，所以几何精度的检验应准确、严格和全面，所有检验项目应一次交检合格。在交检过程中不允许以任何理由进行任何机构的调整(如镶条、压板、偰块等)，如果有某项超差，则调整后重新检验受影响的相关项目。

(5)增加机床数控精度检验应遵守的事项:数控精度取决于机床的几何精度、刚度、机床的测量系统精度、进给控制系统的精度和动态特性等因素，他是机床综合精度的检验。在交检时，原则上不得进行测试轴的机械调整，如果需要调整，则在调整后该轴应进行空运行1 h 再进行测试;如果更换丝杠，除应进行该轴空运行4 h 外，还应负荷试验20 min 后再进行数控精度及相关几何精度检验。

(6)增加机床工作精度检验应遵守的事项:机床工作精度检验是对几何精度、数控精度、各种联动功能、动态切削精度等的综合考核，是机床合格与否的最终判定。精加工试件精度或用户要求加工工件精度应一次交验合格。如果出现不合格则应查找、分析不合格原因，采取有效措施进行调整，并复检受到影响的相关精度项目，然后再试切送检直至合格为止。

3 结语

将以上精细化检验内容整理后编入企业标准《数控机床成品检验规范》中，在笔者公司的《整体床身式精密卧式加工中心》、《高速立式加工中心》、《数控床身铣床》等系列产品中实施后，各项精度指标和技术要求都形成了闭环控制，实用效果良好。经现场验证有部分共性技术内容值得同行借鉴，而且“回转工作台至少应进行15次旋转”、“工件夹持托板应做工作台最大承载重量的交换试验，交换次数不少于10 次”两条精细化研究内容已经纳入正在修订的行业标准《加工中心 技术条件》中，受到行业协会、公司领导和用户的高度评价。