1、数控机床结构与维护数控机床结构与维护第七章第七章 数控机床的安装与验收数控机床的安装与验收数控机床属于高精度、自动化机床，安装调试时应严格按机床制造厂商提供的使用说明书及有关的技术标准进行。第一节第一节 数控机床的安装数控机床的安装【学习目标学习目标】熟悉数控机床对安装地基和安装环境的要求熟悉数控机床对安装地基和安装环境的要求了解数控机床的安装步骤了解数控机床的安装步骤【学习内容学习内容】一、一、对安装地基和安装环境的要求对安装地基和安装环境的要求为增大阻尼减少机床振动，地基应有一定的质量。为避免过大的振动、下沉和变形，地基应具有足够的强度和刚度。机床作用在地基上的压力一般为3104N/m28
2、104N/m2。一般天然地基强度足以保证，但机床要放在均匀的同类地基上。对于精密和重型机床，当有较大的加工件需在机床上移动时，会引起地基的变形，此时就需加大地基刚度并压实地基土以减小地基的变形。地基土的处理方法可采用压夯实法、换土垫层法、碎石挤密法或碎石桩加固法。精密机床或50t以上的重型机床，其地基加固可用预压法或采用桩基。在数控机床确定的安放位置上，根据机床说明书中提供的安装地基图进行施工，一般中小型数控机床无需做单独的地基，只需在硬化好的地面上，采用活动垫铁，稳定机床的床身，用支承件调整机床的水平。图83 活动垫铁二、二、安装步骤安装步骤1、搬运及拆箱搬运及拆箱 数控机床吊运应单箱吊装，
3、防止冲击振动。用滚子搬运时，滚子直径以7080mm为宜，地面斜坡度不得大于15。拆箱前应仔细检查包装箱外观是否完好无损；拆箱时，先将顶盖拆掉，再拆箱壁；拆箱后，应首先找出随机携带的有关文件，并按清单清点机床零部件数量和电缆数量等是否齐全，并做检查记录。起吊时，将尾座移至机床右端锁紧，同时注意使机床底座呈水平状态，防止损坏漆面、加工面及突出部件。在使用钢丝绳时，应垫上木块或垫板，以防打滑。待机床吊起离地面100200mm时，仔细检查悬吊是否稳固。然后再将机床缓缓地送至安装位置，并使活动垫铁、调整垫铁、地脚螺栓等相应地对号入座。2、就位就位图811 数控机床吊运方法示意图3、找平、找平 将数控机床
4、放置于地基上，在自由状态下按机床说明书的要求调整其水平，然后将地脚螺栓均匀地锁紧。找正安装水平的基准面，应在机床的主要工作面(如机床导轨面或装配基面)上进行。图812 垫铁放置图4、清洗和连接清洗和连接拆除各部件因运输需要而安装的紧固工件(如紧固螺钉、连接板、楔铁等)，清理各连接面、各运动面上的防锈涂料，清理时不能使用金属或其他坚硬刮具，不得用绵纱或纱布，要用浸有清洗剂的棉布或绸布。清洗后涂上机床规定使用的润滑油，并做好各外表面的清洗工作。第二节第二节 数控机床的精度检验数控机床的精度检验【学习目标学习目标】掌握数控车几何精度的检验方法掌握数控车几何精度的检验方法了解数控机床工作精度的检验方法
5、了解数控机床工作精度的检验方法【学习内容学习内容】一、数控车床几何精度检测一、数控车床几何精度检测1、床身导轨的直线度和平行度检测床身导轨的直线度和平行度检测图814床身导轨的直线度和平行度检测1、2、3、4-螺栓；5-水平仪(1)纵向导轨调平后，床身导轨在垂直平面内的直线度检验工具：精密水平仪检验方法：如图815所示，水平仪沿Z轴向放在溜板上，沿导轨全长等距离地在各位置上检验，记录水平仪的读数，导轨全长读数的最大差值即床身导轨在垂直平面内的直线度。图815 床身导轨在垂直平面内的直线度检测(2)横向导轨调平后，床身导轨的平行度 检验工具：精密水平仪检验方法：如图816所示，水平仪沿X轴向放在
6、溜板上，在导轨上移动溜板，记录水平仪读数，其读数最大差值即为床身导轨的平行度误差。图816 床身导轨的平行度检测2、溜板在水平面内移动的直线度检测溜板在水平面内移动的直线度检测检验工具：指示器和检验棒、百分表和平尺检验方法：如图817所示，将检验棒顶在主轴和尾座顶尖上；再将百分表固定在溜板上，百分表水平触及检验棒母线；全程移动溜板，调整尾座，使百分表在行程两端读数相等，检测溜板移动在水平面内的直线度误差。图817 溜板在水平面内移动的直线度检测3、尾座移动对溜板移动的平行度检测尾座移动对溜板移动的平行度检测图818 尾座移动对溜板移动的平行度测量使用两个百分表，一个百分表作为基准，保持溜板和尾
7、座的相对位置。将尾座套筒伸出后，按正常工作状态锁紧，同时使尾座尽可能地靠近溜.板，把安装在溜板上的第二个百分表相对于尾座套筒的端面调整为零；溜板移动时也要手动移动尾座直至第二个百分表的读数为零，使尾座与溜板相对距离保持不变。4、尾座移动对溜板移动的平行度检测尾座移动对溜板移动的平行度检测图819 主轴跳动误差检测用专用装置在主轴线上加力F(F的值为消除轴向间隙的最小值)，把百分表安装在机床固定部件上，然后使百分表测头沿主轴轴线分别触及专用装置的钢球和主轴轴肩支承面；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的跳动误差。5、主轴定心轴颈的径向跳动检测主轴定心轴颈的径向跳动
8、检测图820 主轴定心轴颈的径向跳动误差检测把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直于主轴定心轴颈并触及主轴定心轴颈；旋转主轴，百分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差。6、主轴锥孔轴线的径向跳动检测主轴锥孔轴线的径向跳动检测图821 主轴锥孔轴线的径向跳动误差检测将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大读数差值，在a、b处分别测量标记检验棒与主轴的圆周方向的相对位置，取下检检棒，同向分别旋转检验棒90、180、270后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。7、主轴轴线主轴轴线(对溜板移动对溜板移动)的平行度的
9、平行度图822 主轴轴线的平行度检测将检验棒插在主轴锥孔内，把百分表安装在溜板(或刀架)上，然后使百分表测头在垂直平面内触及被测表面(检验棒)，移动溜板，记录百分表的最大读数差值及方向；旋转主轴180，重复测量一次，取两次读数的算术平均值作为在垂直平面内主轴轴线对溜板移动的平行度误差；再使百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面(检验棒)，按上述方法重复测量一次，即得水平平面内主轴轴线对溜板移动的平行度误差。8、主轴项尖的跳动检测主轴项尖的跳动检测图823 主轴顶尖的误差检测跳动 将专用顶尖插在主轴锥孔内，把百分表安装在机床固定部件上，使百分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大读数
10、差值。9、尾座套筒轴线尾座套筒轴线(对溜板移动对溜板移动)的平行度检测的平行度检测图824 尾座套筒轴线的平行度检测 将尾座套筒伸出有效长度后，按正常工作状态锁紧。百分表安装在溜板(或刀架上)，然后使百分表测头在垂直平面内垂直触及被测表面(尾座筒套)，移动溜板，记录百分表的最大读数差值及方向，即得在垂直平面内尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差；再使百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面(尾座套筒)，按上述的方法重复测量一次，即得水平平面内尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差。10、尾座套筒锥孔轴线尾座套筒锥孔轴线(对溜板移动对溜板移动)的平行度检测的平行度检测图825 尾座套筒锥孔轴线的平行度检
11、测尾座套筒不伸出并按正常工作状态锁紧，将检验棒插在尾座套筒锥孔内，指示器安装在溜板(或刀架)上，然后把百分表测头在垂直平面内垂直触及被测表面(尾座套筒)，移动溜板，记录百分表的最大读数差值及方向；取下检验棒，旋转检验棒180。后重新插入尾座套孔，重复测量一次，取两次读数的算术平均值作为在垂直平面内尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度误差；再把百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面，按上述方法重复测量一次，即得在水平平面内尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度误差。11、床头和尾座两顶尖的等高度检测床头和尾座两顶尖的等高度检测图826 床头和尾座两顶尖的等高度检测 将检验棒顶在床头和尾座两顶尖上，把百
12、分表安装在溜板(或刀架)上，使百分表测头在垂直平面内垂直触及被测表面(检验棒)，然后移动溜板至行程两端，移动小拖板(X轴)，记录百分表在行程两端的最大读数值的差值，即为床头和尾座两顶尖的等高度。测量时注意方向。12、刀架横向移动对主轴轴线的垂直度检测刀架横向移动对主轴轴线的垂直度检测图827 刀架横向移动对主轴轴线的垂直度检测将圆盘安装在主轴锥孔内，百分表安装在刀架上，使百分表测头在水平平面内垂直触及被测表面(圆盘)，再沿X轴移动刀架，记录百分表读数的最大差值及方向；将圆盘旋转180，重新测量一次，取两次读数的算术平均值作为横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度误差。二、数控车床工作精度检验二、数控
13、车床工作精度检验1、精车圆柱试件的圆度精车圆柱试件的圆度图828 精车圆度检测试件 用千分尺测量检验试件靠近主轴轴端的半径变化，取半径变化最大值近似作为圆度误差；用千分尺测量检验零件的每一个环带直径的变化，取最大差值作为切削加工直径的一致性误差。2、精车端面的平面度精车端面的平面度图829 精车端面平面度检测试件 使刀尖回到车削起点位置，把指示器安装在刀架上，指示器测头在水平平面内垂直触及圆盘中间，负X轴向移动刀架，记录指示器的读数及方向；用终点时读数减起点时读数除以2即为精车端面的平面度误差；数值为正，则平面是凹的。3、螺距精度螺距精度图830 螺距精度检验试件 可取外径为50mm，长度为7
14、5mm，螺距为3mm的丝杠作为试件进行检测(加工完成后的试件应充分冷却)4、精车圆柱形零件的直径尺寸精度、精车圆柱形零件的长度尺寸精度精车圆柱形零件的直径尺寸精度、精车圆柱形零件的长度尺寸精度图831 精车轴类零件轮廓的偏差检验试件 用程序控制加工圆柱形零件(零件轮廓用一把单刃车刀精车而成)，测量其实际轮廓与理论轮廓的偏差，允差应小于O.045mm。三、加工中心几何精度检测三、加工中心几何精度检测1、机床调平机床调平图832 机床水平的调整 将工作台置于导轨行程的中间位置，将两个水平仪分别沿X和y坐标轴置于工作台中央，调整机床垫铁高度，使水平仪水泡处于读数中间位置；分别沿X和y坐标轴全行程移动
15、工作台，观察水平仪读数的变化，调整机床垫铁的高度，使工作台沿X和y坐标轴全行程移动时水平仪读数的变化范围小于2格，且读数处于中间位置即可。2、检测工作台面的平面度检测工作台面的平面度 工作台位于行程的中间位置。在工作台面上选择由0、A、C三点所组成的平面作为基准面，并使两条直线OA和OC互相垂直且分别平行于工作台面的轮廓边。将水平仪放在工作台面上，采用两点连锁法，分别沿OX和OY方向移动，测量台面轮廓OA、OC上的各点，然后使水平仪沿OA、OA、CB移动，测量整个台面轮廓上的各点。通过作图或计算，求出各测点相对于基准面的偏差，以其最大与最小偏差的代数差值作为平面度误差。d、d每次测量移动距离图
16、833工作台面平面度的检测 将检验棒插在主轴锥孔内，百分表安装在机床固定部件上，百分表测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录百分表的最大读数差值，在a、b处分别测量主轴端部和与主轴端部相距L(100)处主轴锥孔轴线的径向跳动。标记检验棒与主轴的圆周方向的相对位置，取下检验棒，同向分别旋转检验棒90、180、270后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。4次检测的平均值为主轴锥空轴线的径向跳动误差。3、主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动图834 主轴锥孔轴线的径向跳动检测4、主轴轴线对工作台面的垂直度主轴轴线对工作台面的垂直度将带有百分表的表架装在轴上，并将百分表的测头调至平行于主轴轴线
17、，被测平面与基准面之间的平行度偏差可以通过百分表测头在被测平面上的摆动测得。主轴旋转一周，百分表读数的最大差值即为垂直度偏差。分别在XZ、YZ平面内记录百分表在相隔180的两个位置上的读数差值。为消除测量误差，可在第一次检验后将检验工具相对于轴转过180再重复检验一次。图835 主轴轴线对工作台面的垂直度5、主轴竖直移动方向对工作台面的垂直度主轴竖直移动方向对工作台面的垂直度 将等高块沿y轴向放在工作台上，平尺置于等高块上，将角尺置于平尺上(在Y-Z平面内)，指示器固定在主轴箱上，指示器测头垂直触及角尺，移动主轴箱，记录指示器读数及方向，其读数最大差值即为在Y-Z平面内主轴箱垂直移动对工作台面
18、的垂直度误差；同理，将等高块、平尺、角尺置于X-Z平面内重新测量一次，指示器读数最大差值即为在Y-Z平面内主轴箱垂直移动对工作台面的垂直度误差。园836 主轴竖直移动方向对工作台面的垂直度检测6、主轴套筒竖直移动方向对工作台面的垂直度主轴套筒竖直移动方向对工作台面的垂直度图837 主轴套筒移动对工作台面的垂直度检测将等高块沿y轴向放在工作台上，平尺置于等高块上，将圆柱角尺置于平尺上，并调整角尺位置使角尺轴线与主轴轴线同轴；百分表固定在主轴上，百分表测头在Y-Z平面内垂直触及角尺，移动主轴，记录百分表读数及方向，其读数最大差值即为在Y-Z平面内主轴垂直移动对工作台面的垂直度误差；同理，百分表测头
19、在X-Z平面内垂直触及角尺重新测量一次，百分表读数最大差值为在X_Z平面内主轴箱垂直移动对工作台面的垂直度误差。7、工作台工作台X轴向或轴向或y轴向移动对工作台面的平行度轴向移动对工作台面的平行度 将等高块沿y轴向放在工作台上，平尺置于等高块上，把指示器测头垂直触及平尺，y轴向移动工作台，记录指示器读数，其读数最大差值即为工作台y轴向移动对工作台面的平行度；将等高块沿X轴向放在工作台上，X轴向移动工作台，重复测量一次，其读数最大差值即为工作台X轴向移动对工作台面的平行度。图838 工作台移动对工作台面的平行度检测8、工作台工作台X轴向移动对工作台轴向移动对工作台T形槽的平行度形槽的平行度图83
20、9 工作台x轴向移动对工作台T形槽的平行度检测 把百分表固定在主轴箱上，使百分表测头垂直触及基准(T形槽)，X轴向移动工作台，记录百分表读数，其读数最大差值即为工作台沿X轴向移动对工作台面基准(T形槽)的平行度误差。9、工作台工作台X轴向移动对轴向移动对y轴向移动的垂直度轴向移动的垂直度图840 工作台X轴向移动对y轴向移动的垂直度检测工作台处于行程中间位置，将角尺置于工作台上，把百分表固定在主轴箱上，使百分表测头垂直触及角尺(y轴向)，沿y轴移动工作台，调整角尺位置，使角尺的一个边与y轴平行，再将百分表测头垂直触及角尺另一边(X轴向)，沿X轴移动工作台，记录百分表读数，其读数最大差值即为工作
21、台X轴向移动对y轴向移动的垂直度误差。四、加工中心单项工作精度检验四、加工中心单项工作精度检验1、镗孔精度检验镗孔精度检验图841 切削精度检测 精镗试件内孔。试件材料为一级铸铁，硬质合金镗刀，背吃刀量tO.1mm；进给量sO.05mmr。2、斜边铣削精度检验斜边铣削精度检验图842 斜边铣削精度检验方法检验方法：精铣试件四周边。试件材料为一级铸铁，采用立铣刀，背吃刀量t0.1mm。3、圆弧铣削圆弧铣削图843 有质量问题的铣圆图形检验方法：采用圆弧插补精铣试件的圆周面。试件材料为一级铸铁，采用立铣刀，背吃刀量tO.1mm。五、加工中心综合试切工作精度检验五、加工中心综合试切工作精度检验1、试
22、件的数量试件的数量表82 试件的型式、规格和标志型 式名义规格mm标 志A轮廓加工试件160320试件JBT 8771.7-A160试件JBT 8771.7-A320B端铣试件80160试件JBT 8771.7-B80试件JBT 8771.7-B1602、试件的定位试件的定位试件应位于X行程的中间位置，并沿Y和Z轴在适合于试件和夹具定位及刀具长度的适当位置处放置。当对试件的定位位置有特殊要求时，应在制造厂和用户的协议中规定。3、试件的固定试件的固定 试件应在专用的夹具上方便安装，以达到刀具和夹具的最大稳定性。夹具和试件的安装面应平直。4、试件的尺寸试件的尺寸 如果试件切削了数次，外形尺寸减少，
23、孔径增大，当用于验收检验时，建议选用最终的轮廓加工试件尺寸与本标准中规定的一致，以便如实反映机床的切削精度。试件可以在切削试验中反复使用，其规格应保持在本标准所给出的特征尺寸的10以内。当试件再次使用时，在进行新的精切试验前，应进行一次薄层切削，以清理所有的表面。5、轮廓加工试件轮廓加工试件 (1)概述 该检验包括在不同轮廓上的一系列精加工，用来检查不同运动条件下的机床性能。即：仅一个轴线进给、不同进给率的两轴线线性插补、一轴线进给率非常低的两轴线线性插补和圆插补。(2)尺寸名义尺寸lmpqr32028050220100316014030110523表83 试件尺寸 mm(3)刀具可选用直径为
24、32 mm的同一把立铣刀加工轮廓加工试件的所有外表面。(4)切削参数(5)毛坯和预加工 毛坯底部为正方形底座，边长为“m”，高度由安装方法确定。为使切削深度尽可能恒定，精切前应进行预加工。(6)检验和允差6、端铣试件端铣试件(1)概述本试验的目的是为了检验端面精铣所铣表面的平面度，两次进给重叠约为铣刀直径的20。通常该试验是通过沿X轴轴线的纵向运动和沿Y轴轴线的横向运动来完成的，但也可按制造厂和用户间的协议用其它方法来完成。(2)试件尺寸及切削参数表85 切削参数试件表面宽度W/mm试件表面长度L/mm切削宽度/mm刀具直径/mm刀具齿数8010013040504160200250801008
25、(3)刀具采用可转位套式面铣刀。刀具安装应符合下列公差a)径向跳动0.02b)端面跳动0.03(4)毛坯和预加工毛坯底座应具有足够的刚性，并适合于夹紧到工作台上或托板和夹具上。为使切削深度尽可能恒定，精切前应进行预加工。(5)精加工表面的平面度允差小规格试件被加工表面的平面度允差不应超过0.02 mm；大规格试件的平面度允差不应超过O.03mm。垂直于铣削方向的直线度检验反映出两次进给重叠的影响，而平行于铣削方向的直线度检验反映出刀具出、入刀的影响。【习题练习习题练习】一、填空题一、填空题1.大型、重型机床需要专门做地基，精密机床应安装在单独的地基上，在地基周围设置 ，并用地脚螺栓紧固。2.地
26、基质量的好坏，将关系到机床的 、运动平性、磨损以及机床的使用寿命。3.机床找平工作应避免为适应调整水平的需要，引起机床的变形，从而引起导轨精度和导轨相配件的配合和连接的变化，使机床 和 受到破坏。4.数控机床地基土的处理方法可采用 、换土垫层法、或碎石桩加固法。5.定位精度主要检测内容有 定位精度，直线运动重复定位精度，直线运动轴机械原点的返回精度，直线运动 的测定。6.机床的几何精度 和 时是有区别的。7.定位精度的检验一般精度标准上规定了三项,分别为 ，重复定位精度，。8采用滚珠丝杠传动时，位置精度的补偿主要有 补偿和 补偿。9采用手动测量补偿螺距误差，其工作量大，效率低，出错率高，所以目
27、前一般均采用 进行自动测量与补偿。10 可检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等几何精度。11 可以快速找出并分析机床的问题所在，主要可检查反向差、反向间隙、伺服增益、垂直度、直线度、周期误差等等性能。12对于分度装置的检测应在0、90、270等4个主要位置检测。若机床允许任意分度，除4个主要位置外，可任意选择 个位置进行。正、负方向循环检测5次。二、选择题二、选择题1.数控机床的主机（机械部件）包括：床身、主轴箱、刀架、尾座和（）。A.进给机构 B.液压系统 C.冷却系统 2.将数控机床放置于地基上，在自由状态下按机床说明书的要求调整其（）A.平面度 B.平行度 C.水平 3.数控
28、车床起吊时，要将尾座移至机床（），同时注意使机床底座呈水平状态。A.左端 B.中间 C.右端4.用水平仪检验机床导轨直线度时，若把水平仪放在导轨右端，气泡向左偏2格；若把水平仪放在导轨左端，气泡向右偏2格，则此导轨是（）。A.直的 B.中间凹的 C.中间凸的 D.向右倾斜5.用游标卡尺测量孔的中心距，此测量方法为（）。A.直接测量 B.间接测量 C.绝对测量 D.比较测量6.数控机床上有一个机械原点，该点到机床坐标零点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设定。该点称（）。A工件零点 B.机床零点 C.机床参考点7.数控机床的位置精度主要指标有（）。A.定位精度和重复定位精度 B.分辨率和脉
29、冲当量C.主轴回转精度 D.几何精度8.（）是指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置精度，即移动部件实际位置与理论位置之间的误差。A.定位精度 B.重复定位精度 C.加工精度 D.分度精度。9对于FANUC0i系统来说,切削进给补偿参数为PRM（）；快速进给补偿参数为PRM（），且参数PRM#1800.4（RBK)为1时有效。A#1851 B#1852 C#1853 D#1854 10由机床的档块和行程开关决定的坐标位置称为（）。A机床参考点 B机床原点 C机床换刀点 D刀架参考点三、三、判断题判断题1.（）丝杆安装时要用游标卡尺分别测丝杠两端与导轨之间的距测量丝杠和导轨间距离
30、，使之相等，以保持丝杠的同轴度。2.（）通过长时间的接通和断开液压装置来检查液压马达的转动方向，并校正。3.（）数控机床对安装地基没有特殊的要求。4.（）数控机床不能安装在有粉尘的车间里，应避免酸腐蚀气体的侵蚀。5.（）数控车床起吊时应将尾座移至主轴端并锁。6.（）找正安装水平的基准面，应在机床的主要工作面(如机床导轨面或装配基面)上进行。7.（）FANUC 0i系统进行反向偏差分类补偿的目的是为了提高定位精度。8.（）螺距误差补偿对开环控制系统和半闭环控制系统具有显著的效果，可明显提高系统的定位精度和重复定位精度。9.（）用激光干涉仪补偿前，必须清除机床数控系统各轴反向间隙和螺距误差原补偿参数值。10.（）RS232主要作用是用于程序的自动输入11.（）加工中心的主轴精度只需检验其径向圆跳动。12.（）检验数控车床主轴轴线与尾座锥孔轴线等高情况时，通常只允许尾座轴线稍低。
