數控機床驗收方法及應用探討

吳 健

0 引言

數控機床驗收主要目的是判別機床是否符合技術指標，能否按照預定目標精密加工零件。在實際驗收過程中，我們認為最主要的是幾何精度、位置精度及實際產品加工精度的驗收，根據這些指標提供的信息可精確判斷機床的整體精度情況。

1 數控機床驗收思路

目前數控機床的驗收還存在著偏差，大部分人認為新機驗收就是通過加工一個有代表性的典型零件決定機床能否通過驗收。當該機床用于專門加工某種零件時，這種驗收方法是可取的。但對于更具有通用性的數控機床，這種切削零件的檢驗方法顯然不能提供足夠信息來精確判斷機床的整體精度指標。只有對機床的幾何精度和位置精度進行檢驗，才能看出機床本身的制造精度。在這2項精度檢驗合格的基礎上再進行零件加工檢驗，以此來考核機床的加工性能，國標即基于該思路來制定。在實際檢驗工作中，新機驗收時都忽視了對機床精度的檢驗，認為新機在出廠時已做過檢驗，只需在安裝現場調試一下機床水平，且試加工零件經檢驗合格就算通過驗收。這忽視了運輸過程中產生的振動和變形、機床水平的調整、氣壓／溫度／濕度等外部條件的改變對位置精度產生的影響。

僅采用考核試加工零件精度的方法來判別新機床的整體質量，并以此作為驗收的唯一標準是不夠的，必須對機床的幾何精度、位置精度及工作精度做全面的檢驗，只有這樣才能保證機床的工作性能。

2 數控機床驗收流程

就流程而言，數控機床驗收可分為在制造商工廠的預驗收和設備采購方的最終驗收2個環(huán)節(jié)。

2.1 在制造商工廠的預驗收

預驗收是為了檢查、驗證機床能否滿足用戶的加工質量及生產率要求，并檢查制造商提供的資料、備件。其主要工作包括：（1）檢驗機床主要零部件是否按合同要求制造；（2）檢驗各機床參數是否達到合同要求；（3）檢驗機床幾何精度及位置精度是否合格；（4）檢驗機床各動作是否正確；（5）對合同未要求部分進行檢驗，如發(fā)現不滿意處可向生產廠家提出，以便及時改進；（6）對試件進行加工，檢查是否達到精度要求；（7）做好預驗收記錄，包括精度檢驗及要求改進之處，并由生產廠家簽字。

如果預驗收通過，則意味著機床精度達到發(fā)貨要求。所以，預驗收是非常重要的步驟，不可忽視。

2.2 設備采購方的最終驗收

最終驗收工作主要根據機床出廠合格證上規(guī)定的驗收標準及用戶實際能提供的檢測手段測定機床合格證上各項指標。檢測結果作為該機床的原始資料存入技術檔案中，作為今后維修時的技術指標依據。

不管是預驗收還是最終驗收，根據GB／T9061—1988《金屬切削機床通用技術條件》中的規(guī)定，調試驗收應該包括的內容如下：（1）外觀質量；（2）附件和工具的檢驗；（3）參數的檢驗；（4）機床的空運轉試驗；（5）機床的負荷試驗；（6）機床的精度檢驗；（7）機床的工作試驗；（8）機床的壽命試驗；（9）其他。

3 數控機床驗收的常見標準

數控機床調試和驗收應當遵循一定的規(guī)范進行，數控機床驗收的標準很多，通常按性質可以分為2大類，即通用類標準和產品類標準。

3.1 通用類標準

這類標準規(guī)定了數控機床調試驗收的檢驗方法，測量工具的使用，相關公差的定義，機床設計、制造、驗收的基本要求等，如GB／T17421.1—1998《機床檢驗通則》第1部分《在無負荷或精加工條件下機床的幾何精度》、GB／T17421.2—2000《機床檢驗通則》第2部分《數控軸線的定位精度和重復定位精度的確定》、GB／T17421.4—2003《機床檢驗通則》第4部分《數控機床的圓檢驗》。這些標準等同于ISO230標準。

3.2 產品類標準

這類標準規(guī)定具體型式的機床幾何精度和工作精度的檢驗方法以及機床制造和調試驗收的具體要求，如JB／T8801—1998《加工中心技術條件》、JB／T8771.1—1998《加工中心檢驗條件》第1部分《臥式和帶附加主軸頭機床幾何精度檢驗（水平Z軸）》、GB／T18400.6—2001《加工中心檢驗條件》第6部分《進給率、速度和插補精度檢驗》等。具體型式的機床應當參照合同約定和相關中外標準進行具體的調試驗收。

在實踐中，建議按照德國VDI／DGQ3441標準驗收，當然還可參照其他比如日本的JIS－B6330標準以及國際標準ISO230等。

4 數控機床位置精度驗收實際問題

數控機床位置精度的驗收必然遇到標準評定的問題，機床位置精度的評定不同國家采用的準則（標準）不同。在實踐中，同一臺機床的精度用不同的檢測標準得出的結果大相徑庭。日本JIS標準精度測量值大大高于德國VDI或美國NMTBA標準測量值。我國現在采用的標準是以1988年頒布的國際標準ISO230－2《數控機床精度和重復定位精度的確定》為基礎修訂的。

機床精度的高低不能只看數值的大小，還要看其采用何種評定標準，因此在實際位置精度檢測時，委托單上在注明各軸精度的同時必須說明采用何種標準評定，否則會給精度檢測的操作者帶來不便。表1為同一臺機床同一軸不同標準的檢測結果。

表1 同一臺機床同一軸不同標準的檢測結果

5 數控機床位置精度驗收的標準比較及實際應用

除日本JIS標準外，德國VDI／DGQ3441、美國NMTBA以及國際化組織（ISO）標準都是要求機床沿某一數控軸在若干個目標點上作多次移動，并根據統(tǒng)計抽樣而得到的。它們的主要區(qū)別在于：（1）選取目標點的個數；（2）移動次數；（3）移動是單向趨近還是雙向趨近；（4）如何定義計算的公式和內容。

日常生產中所使用的數控機床精度，主要涉及定位精度、重復定位精度、反向誤差3項內容。以下就此3項內容展開論述，具體比較如表2所示。

表2 機床精度標準比較

下面以我公司剛采購的一臺立車為例進行比較，說明采用幾種標準驗收得出的相關結果。

安裝在我公司重金工分廠3跨的DVT630X40／100 Q－NC數控6.3 m立車，數控系統(tǒng)為SINUMERIK 802 D sl，二軸聯動，數控Z軸垂直刀架滑枕有效行程2 500 mm。用激光干涉儀對Z軸進行定位精度檢測，對于同一組采集數據，采用前面提到的4種標準產生了不同結果，如圖1～圖4所示。

圖1 ISO230－2標準計算結果

圖2 VDI／’()$**!標準計算結果

圖3 NMTBA標準計算結果

圖4 JIS－B6330標準計算結果

從圖1～圖4的檢測結果來看，對于同一檢測目標：VDI／DGQ3441的檢測數值最大，實際上也就是說標準最嚴格；JIS標準看似檢測數值最小，但實際標準最低。而且，從實際計算結果來看，將最為嚴格的VDI／DGQ3441標準與最為寬松的JIS標準作比，定位精度和重復定位精度的檢測數值，前者約為后者的2倍，這在實際工作中有很強的指導意義。

6 結語

精度驗收是數控機床驗收的一項主要任務，其不僅需要全面了解相關知識，掌握關鍵節(jié)點，熟悉各種標準以及標準的具體規(guī)程，更需要根據實際情況靈活運用不同的標準，為實際工作服務。

［1］GB／T9061—1988 金屬切削機床通用技術條件［S］

［2］GB／T17421—2000 機床檢驗通則［S］

［3］張小勤.數控機床定位精度的測試的探討［J］.茂名學院學報，2010（8）