1、任务2.3 数控机床主轴精度检测学习目标：学习目标：通过本任务的学习，学生要能熟悉数控车床、数控铣床主轴精度检测的项目、检测的工具及检测的方法，并能利用现有工具实施主轴精度检测，填写精度检验单。还要了解如果精度超差是如何造成的、会对加工质量产生什么影响以及应该如何调整。任务2.3 数控机床主轴精度检测学习内容：学习内容：1.数控机床精度检验标准和精度检验内容2.数控车床主轴精度检验项目和检验方法3.数控铣床主轴精度检验项目和检验方法4.影响主轴精度的因素和调整环节5.主轴精度对加工质量的影响6.主轴精度检验任务2.3 数控机床主轴精度检测学习重点与难点：学习重点与难点：1.数控车床、数控铣床主
2、轴精度检验项目和检验方法2.主轴精度检查3.主轴精度调整学习活动设计：学习活动设计：利用仿真软件进行主轴精度仿真检测 数控机床合格证明书数控机床合格证明书机床在出厂时都附带一份精度测试结果的报告，其机床在出厂时都附带一份精度测试结果的报告，其中说明了每项精度的具体检测方法和合格标准。中说明了每项精度的具体检测方法和合格标准。用户现场进行精度检测的重要参考资料。用户现场进行精度检测的重要参考资料。机床精度是保证机床性能的基础，加强机床精度机床精度是保证机床性能的基础，加强机床精度的保养，定期进行精度检查是机床使用、维护工的保养，定期进行精度检查是机床使用、维护工作中一项重要内容。作中一项重要内容
3、。机床维修后验收时也需要进行精度检测。机床维修后验收时也需要进行精度检测。n对于一般的数控机床用户，对于一般的数控机床用户，数控机床验数控机床验收收工作主要是根据机床出厂验收技术资工作主要是根据机床出厂验收技术资料上规定的验收条件，以及实际能够提料上规定的验收条件，以及实际能够提供的检测手段，来部分或全部测定机床供的检测手段，来部分或全部测定机床验收资料上的各项技术指标。验收资料上的各项技术指标。n检测结果作为该机床的原始资料存入技术检测结果作为该机床的原始资料存入技术档案，作为今后保养维修时的技术指标依据。档案，作为今后保养维修时的技术指标依据。2.3.1数控机床精度检测标准数控机床精度检测
4、标准 1.1.数控机床精度检测标准数控机床精度检测标准国际标准（国际标准（ISO）、德国标准）、德国标准(VDI)、美国标、美国标准准(NAS)、日本标准、日本标准(JIS)、中国国家标准、中国国家标准(GB)及相应的行业标准（及相应的行业标准（JB）机床形式不同而有特定规范。机床形式不同而有特定规范。如：如：定位精度检测，不同标准检测方法和数据处定位精度检测，不同标准检测方法和数据处理方法都有差异，所以光看指标量是不能确定机理方法都有差异，所以光看指标量是不能确定机床的实际精度的，要床的实际精度的，要明确精度检测标准明确精度检测标准。2.3.1数控机床精度检测标准数控机床精度检测标准 2.2
5、.数控机床精度检测内容数控机床精度检测内容几何精度、定位精度和切削精度。几何精度、定位精度和切削精度。数控机床的数控机床的几何精度几何精度综合反映了该机床的各关综合反映了该机床的各关键零部件及其组装后的几何形状及位置误差。键零部件及其组装后的几何形状及位置误差。机床机床几何精度的检测必须在机床精调后一次几何精度的检测必须在机床精调后一次完成完成，不允许调整一项检测一项，因为几何，不允许调整一项检测一项，因为几何精度有些项目是相互联系、相互影响的。精度有些项目是相互联系、相互影响的。如果出现某一单项须经重新调整才合格的情如果出现某一单项须经重新调整才合格的情况，则整个几何精度的检测工作必须重做。
6、况，则整个几何精度的检测工作必须重做。一）几何精度数控机床定位精度主要检测内容包括：数控机床定位精度主要检测内容包括：各各直线运动轴直线运动轴的定位及重复定位精度、的定位及重复定位精度、各直线轴各直线轴机械原点机械原点的的复位精度复位精度、各直线、各直线轴的轴的反向误差反向误差。各各回转运动轴回转运动轴的定位及重复定位精度、的定位及重复定位精度、各回转轴机械原点的复位精度、各回转各回转轴机械原点的复位精度、各回转轴的反向误差。轴的反向误差。二）定位精度n数控机床的切削精度是一项数控机床的切削精度是一项综合精度综合精度n它不仅反映了机床的几何精度和定位精度，它不仅反映了机床的几何精度和定位精度，
7、同时还受到试件的材料、环境温度、刀具性同时还受到试件的材料、环境温度、刀具性能及切削条件等各种因素影响。能及切削条件等各种因素影响。n规定出测试条件规定出测试条件如：试件材料和形状、刀具技术要求、主轴转如：试件材料和形状、刀具技术要求、主轴转速、切削深度、进给速度、环境温度以及切速、切削深度、进给速度、环境温度以及切削前的机床空运转时间、削前的机床空运转时间、重切削实验重切削实验等等 三）切削精度n数控机床切削精度的检测可以是数控机床切削精度的检测可以是单项加工单项加工，也可以加工一个也可以加工一个标准的综合性试件标准的综合性试件。三）切削精度单项切削精度单项切削精度检验包括直线切削精度、平面
8、切削精检验包括直线切削精度、平面切削精度、圆弧圆度、圆柱度等度、圆弧圆度、圆柱度等 综合试件检验综合试件检验包括根据单项包括根据单项切削精度检验的内容，设计切削精度检验的内容，设计一个具有包括大部分单项切一个具有包括大部分单项切削内容的工件进行试切削来削内容的工件进行试切削来确定机床的切削精度。确定机床的切削精度。中国机床工具工业协会中国机床工具工业协会CMTBA的标志的标志“圆形菱形方形圆形菱形方形”2.3.2 2.3.2 主轴精度检测工量具主轴精度检测工量具 主轴几何精度检测主要工量具为主轴几何精度检测主要工量具为千分表千分表、百分表百分表、杠杆表杠杆表和和精密检验棒精密检验棒。检验棒检验
9、棒检查主轴、套筒类零件的检查主轴、套筒类零件的径向跳动径向跳动、轴向窜动轴向窜动、相互、相互间间同轴度同轴度、平行度平行度及轴与导轨的平行度等。及轴与导轨的平行度等。检验棒一般用检验棒一般用工具钢工具钢经热处理及精密加工而成，有经热处理及精密加工而成，有锥柄锥柄检验棒和检验棒和圆柱圆柱检验棒两种。机床主轴锥孔都是检验棒两种。机床主轴锥孔都是按标准锥度制造的。检验棒的锥柄必须与机床主轴按标准锥度制造的。检验棒的锥柄必须与机床主轴锥孔精密配合，接触良好。锥孔精密配合，接触良好。u莫氏锥柄莫氏锥柄检验棒属于静配合，以精确定位。由于检验棒属于静配合，以精确定位。由于锥度小，利用摩擦力的原理，可以传递一
10、定的转矩，锥度小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的转矩，又因为是锥度配合，所以可以方便地拆卸，在数控又因为是锥度配合，所以可以方便地拆卸，在数控车床车床上用于主轴、尾座锥孔的检测。上用于主轴、尾座锥孔的检测。u铣床主轴锥孔常用铣床主轴锥孔常用724724锥度。锥度。检验棒检验棒u将机床主轴锥孔用将机床主轴锥孔用汽油汽油清洗干净，气吹，清洗干净，气吹，将标准检验棒清洗干净将标准检验棒清洗干净,吹风机吹干，装吹风机吹干，装夹在主轴上，装夹过程中前后、上下晃动夹在主轴上，装夹过程中前后、上下晃动检验棒保证和锥孔充分结合。检验棒保证和锥孔充分结合。u检验棒用后应擦拭干净，涂上凡士林，检验棒用后应擦拭干
11、净，涂上凡士林，置于清洁干燥处存放，防止生锈影响精度。置于清洁干燥处存放，防止生锈影响精度。检验棒使用和维护检验棒使用和维护 （3 3）机床几何精度检测的要求）机床几何精度检测的要求 1 1）机床先预热）机床先预热 2 2）各项检查项目在机床）各项检查项目在机床精调后连续完成精调后连续完成，不得分别进行不得分别进行 （4 4）检测内容）检测内容 1 1）直线运动的平行度、垂直度）直线运动的平行度、垂直度 2 2）回转运动的轴向及径向跳动回转运动的轴向及径向跳动 3 3）主轴与工作台的位置精度等）主轴与工作台的位置精度等 2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测
12、项目及检验方法根据根据GB/T16462.12007数控车床和车削中心数控车床和车削中心检验条件检验条件 第第1部分：卧式机床几何精度检验部分：卧式机床几何精度检验标准标准 1.主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动 2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测项目及检验方法1.主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动 (近端允差近端允差0.01mm，远端允差，远端允差0.02mm)将带有锥柄的检验棒将带有锥柄的检验棒1插入主轴内锥孔，插入主轴内锥孔，将固定于机床床身上的百分表测头垂直触将固定于机床床身上的百分表测头垂直触及检验棒表面，然后旋转主轴，记录
13、百分及检验棒表面，然后旋转主轴，记录百分表的最大读数差值。表的最大读数差值。分别在分别在a和和b两点检查。两点检查。a、b相距相距300mm。标记检验棒与主轴的圆周方向的相对位标记检验棒与主轴的圆周方向的相对位置。为防止产生检验棒的误差，须取下检置。为防止产生检验棒的误差，须取下检验棒，同向分别旋转检验棒验棒，同向分别旋转检验棒90、180270后重新插入主轴锥孔，在每后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。个位置分别检测。取取4次检测的平均值即为主轴锥孔轴线的次检测的平均值即为主轴锥孔轴线的径向跳动误差径向跳动误差。1.主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动 (近端允差近端允差0.01
14、mm，远端允差，远端允差0.02mm)垂直方向超差（上下方向）垂直方向超差（上下方向）铲刮主轴箱装配面（调整垫）铲刮主轴箱装配面（调整垫）水平方向超差（前后方向）水平方向超差（前后方向）松开主轴箱紧固螺钉松开主轴箱紧固螺钉用橡胶锤（铜棒）装配面（调整垫）用橡胶锤（铜棒）装配面（调整垫）影响：主轴顶尖的跳动影响：主轴顶尖的跳动1.主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动 (近端允差近端允差0.01mm，远端允差，远端允差0.02mm)垂直方向超差（上下方向）垂直方向超差（上下方向）铲刮主轴箱装配面（调整垫）铲刮主轴箱装配面（调整垫）水平方向超差（前后方向）水平方向超差（前后方向）松开主轴箱紧
15、固螺钉松开主轴箱紧固螺钉用橡胶锤（铜棒）装配面（调整垫）用橡胶锤（铜棒）装配面（调整垫）影响：主轴顶尖的跳动影响：主轴顶尖的跳动2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测项目及检验方法2.主轴定心轴颈径向跳动主轴定心轴颈径向跳动(允差允差0.01mm)主轴定位表面：主轴定位表面：定心轴颈与主轴锥孔定心轴颈与主轴锥孔2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测项目及检验方法2.主轴定心轴颈径向跳动主轴定心轴颈径向跳动(允差允差0.01mm)如图如图2.34所示，把百分表安装在机床固定部件上，使所示，把百分表安装在机床固定部件上，使百分
16、表测头垂直触及主轴定心轴颈；旋转主轴，百分表读百分表测头垂直触及主轴定心轴颈；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。数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差。如果超差，调整后锁紧螺母（调轴承间隙和预紧）如果超差，调整后锁紧螺母（调轴承间隙和预紧）2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测项目及检验方法3.主轴轴向窜动主轴轴向窜动(允差允差0.01mm)u带有锥孔的主轴带有锥孔的主轴可将带锥度的芯棒插入可将带锥度的芯棒插入锥孔内，在芯棒端面中锥孔内，在芯棒端面中心孔放一钢球，用黄油心孔放一钢球，用黄油粘住；旋转主轴，在钢粘住；旋转主轴，在钢球
17、上用表测量，其指针球上用表测量，其指针摆动的最大差值即为主摆动的最大差值即为主轴轴向窜动量。轴轴向窜动量。如果超差，调整后锁紧螺母（调轴承间隙和预紧）如果超差，调整后锁紧螺母（调轴承间隙和预紧）2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测项目及检验方法3.主轴轴向窜动主轴轴向窜动(允差允差0.01mm)如果主轴轴向窜动量过大，则加工平面时将直接如果主轴轴向窜动量过大，则加工平面时将直接影响加工表面的平面度，加工螺纹时将影响螺纹的影响加工表面的平面度，加工螺纹时将影响螺纹的螺距误差。螺距误差。u主轴不带锥孔主轴不带锥孔检验时将钢球放入主检验时将钢球放入主轴顶尖孔中，
18、平头百轴顶尖孔中，平头百分表顶住钢球；旋转分表顶住钢球；旋转主轴，百分表指针读主轴，百分表指针读数的最大差值即为主数的最大差值即为主轴轴向窜动量。轴轴向窜动量。2.3.32.3.3数控车床主轴精度检测项目及检验方法数控车床主轴精度检测项目及检验方法4.主轴轴肩支承面跳动主轴轴肩支承面跳动(允差允差0.02mm)由于端面跳动量包含着主轴轴向由于端面跳动量包含着主轴轴向窜动量，因此该项精度的检查应在窜动量，因此该项精度的检查应在主轴轴向窜动检验之后进行主轴轴向窜动检验之后进行。将固定在机床上的百分表将固定在机床上的百分表1测头测头触及主轴触及主轴2轴肩支承面靠近边缘的轴肩支承面靠近边缘的地方，沿主
19、轴轴线加一力，然后旋地方，沿主轴轴线加一力，然后旋转主轴检验，百分表指针读数的最转主轴检验，百分表指针读数的最大差值就是主轴轴肩支承面的跳动大差值就是主轴轴肩支承面的跳动误差误差.实际上这就是检验实际上这就是检验主轴轴肩主轴轴肩对对主主轴中心轴中心线的线的垂直性垂直性，它反映主轴端，它反映主轴端面的跳动。面的跳动。数控车床主轴精度检测项目及方法数控车床主轴精度检测项目及方法2.3.42.3.4数控铣床主轴精度检测项目及检验方法数控铣床主轴精度检测项目及检验方法根据根据u“GB/T21948.2-2008 数控升降台铣床检验条件数控升降台铣床检验条件精度检验第精度检验第2部分：立式铣床部分：立式
20、铣床”标准；标准；u“GB/T20958.2-2007 数控床身铣床检验条件精数控床身铣床检验条件精度检验第度检验第2部分：立式铣床部分：立式铣床”标准；标准；数控铣床主轴精度检测项目及方法数控铣床主轴精度检测项目及方法序序号号简图简图检验项目检验项目检验检验工具工具检验方法检验方法允差允差/实测实测1主轴的端面跳动指示器指示器固定在机床工作台上，使其测头触及主轴端面a和b处，旋转主轴检验，误差以指示器读数的最大差值计允差0.0082主轴定心轴颈的径向跳动指示器将指示器固定在机床固定部件上，指示器测头垂直触及主轴轴颈，旋转主轴，记录指示器的最大读数差值允差0.008数控铣床主轴精度检测项目及方
21、法数控铣床主轴精度检测项目及方法简图简图检验项目检验项目检验检验工具工具检验方法检验方法允差允差/实实测测主轴的轴向串动指示器指示器固定在机床工作台上，使其测头触及置于插入主轴孔中的专用检验棒的端面中心处，旋转主轴检验，误差以指示器读数的最大差值计允差0.008主轴锥孔轴线的径向跳动a.靠近主轴端面b.距主轴端面300处检验棒指示器将检验棒插在主轴锥孔中固定，指示器固定在机床固定部件上，指示器测头垂直触及被测表面，旋转主轴，记录指示器的最大读数差值，在 a、b处分别测量。标记检验棒与主轴圆周方向的相对位置，取下检棒，同相分别旋转检棒90、180、270后重新插入主轴锥孔，在每个位置分别检测。取四次检测的平均值为主轴锥孔轴线的径向跳动误差。允差a0.008b0.020
