几何精度检验在机床无负荷条件下的应用分析

来源:用户上传      作者: 张冬,杨勇

　　摘要 随着我国对机床加工精度具体标准的进一步升级，精加工机床中的几何精度的实际检验也急需进一步进行规范。本文根据无负荷下对数控机床加工中的几何精度检验进行了分析和探究，阐述了其在实际工作中的应用。
　　关键词 几何精度；数控机床；无负荷
　　中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0120-02
　　几何学上对精度的定义属于一个抽象的概念，它只是与理想实际线面相互联系，往往缺乏具体考虑实际测量和结构的真实情况，所以在一些特殊情况下是不能用于具体的测量中。而计量学对精度的定义属于一个具体的范畴。它完全考虑了到了测量中能使用的所有真实的面和线，并把每一个宏观的和微观的几何偏差全部包括在一个具体的测量结果之中，其所允许的测量结果包含了全部的误差。
　　1 平面度的分析
　　我们对平面度的具体定义是：在具体说规定的一个测量范围之内，在每一个点被包含到与本平面的方向相互平行，并在相距到给定值的两个具体的平面内的时候，该面就应该是平的。平面度的几何检测过程中所使用的主要工具包括：精密水平仪、自准直仪、实物标准(平尺、平板)。
　　1.1 自准直仪法
　　在测量的实际过程中，如果将主机放置在实际被测平面的外边，把被检平面与反射镜紧密地进行贴合，同时再沿所规定的实际方向进行移动，然后把具体测得的所有数据进行进一步地数据处理后，就可以得出一个完整的平面度值。自准直仪法的检测过程相对比较简单，然而其数据有着较大的处理量，所以不是很直观。
　　1.2 精密水平仪法
　　把水平仪要安放在具体被检的平面上，利用这个水平仪把具体需要检测的平面调整到水平状态，之后根据实际所规定的方向进行移动，把每一个所测得的具体数据进行进一步的数据处理，这样就可以得出一个平面度的值。精密水平仪法相对比较简单易行，而且所有的数据在处理过程中也比较简单，其缺点就是对其和水平的平面所构成的具体的夹角平面，在检测的实际过程中是很难实现的。
　　1.3 实物标准法
　　把实物标准器按置在具体被检测的平面上，把显示器安置在实物标准器与被检平面之间，使其能相互紧密接触。这个时候再将实物的标准器慢慢调整到一个具体的位置，逐渐移动整个显示器，读取其中的数值，然后对每一个测得的数据进行进一步的数据处理。实物标准法数据的处理也比较简单，不过在具体的操作过程中相对还是比较复杂的，加上实物标准器的实际重量直接影响着实物标准法的实际可操作性。
　　2 垂直度的分析
　　对于垂直度的概念是：当两直线、两平面或者一平面和一直线相对于实际的标准角尺所产生的平行度的偏差没有超过具体所规定的实际数值的时候，原则上认为它就是垂直的。在垂直度的检测过程中通常所使用的主要工具包括激光干涉仪和标准角尺。
　　2.1 标准角尺法
　　把标准角尺安置在2条具体被检测的轴线之间，通过显示器把标准角尺其中任何一个工作棱边逐步调整到与这两条被检测的轴线中，任何一条线相互平行，之后通过显示器上所显示的测量标准角尺的其他一个工作棱边和这两条具体被检测的轴线中的第二条轴线的实际平行度，这样就能得出两条被检测的轴线之间的具体垂直度。目前，在机床的垂直度的检验中，标准角尺法是使用最为广泛的一种方法。
　　2.2 激光干涉仪法
　　激光干涉仪法主要是使用在一些比较大的机床检验中，它是通过屋脊棱镜反射光和入射光垂直的光学原理进行检测具体的垂直度，激光干涉仪法使用起来比较简便，不过因为屋脊棱镜的实际所放置的具体位置，一定要确保是被检轴线的正下方，因此激光干涉仪法只能适合一些比较大型的机床，对于那些小型机床的来说，并不是理想的选择。具体的检测方法要根据设备具体的使用方法进行调试和选用。
　　3 直线度的分析
　　在机床检验中直线度检测的是一条线在一个平面或空间内的直线度。直线度检测时所使用的工具主要有：精密水平仪、实体基准、光学仪器、钢丝和显微镜等。
　　3.1 实体基准法
　　在检验过程中将实体基准放置在量块表面，将显示器或读数装置同时与被检表面及实体基准相接触，调整实体基准，使显示器在实体基准两侧的读数相同。这时，移动显示器就可以读出该被检轴线的直线度误差了。这种方法在检验轴线长度小于l 600mm的机床中经常用到，大型机床中很少用到这一方法。
　　3.2 光学仪器法
　　这里所说的光学仪器主要指自准直仪，将自准直仪的反射镜放置在被检轴线的表面或与其相接触的部件上，通过移动反射镜，可以直接读取被检轴线的直线度误差。然后将主机旋转90°。重复上述步骤，即可检测出与上一个被检平面相垂直的平面内的直线度误差，这种方法在检验中被经常使用，且精度较高，但在使用时必须注意反射镜移动过程中的直线性与导轨间接触的紧密程度，如果忽略这些问题则对检测数据的可靠性有较大影响。
　　3.3 钢丝显微镜法
　　这种方法采用直径在0.1mm左右的钢丝和与其配合的显微镜组合完成。将钢丝固定在被检轴线的两端，调整钢丝使其两端在显微镜中的读数一致，然后沿被检轴线移动显微镜，在显微镜中观察钢丝位置的变化，将其测量出来，则可直接读取该被检轴线的直线度误差。但需注意的是这种方法只适用于检测被检轴线在水平平面内的直线度误差，铅垂平面内的直线度误差由于钢丝本身受重力影响会产生下垂量，使用这种方法检测结果将产生较大误差。
　　4 周期性轴向窜动
　　旋转件旋转时，沿规定方向加轴向力，在消除最小轴向游隙影响的情况下，旋转件沿其轴线所作的往复运动的范嗣。周期性轴向窜动检测时所使用的工具主要有：标准芯轴。检测过程中将芯轴夹持在机床被检主轴上，将显示器固定在芯轴轴线延长线上并与其接触，慢慢旋转被检主轴，观察显示器变化，并记录下数据。其结果为周期性轴向窜动结果。上述问题是检验机床在无负荷或精加工条件下的几何精度检验中的几个方面，其中主要介绍了检验的方法和结果的处理。随着机床的发展，检验技术肯定也会随之改变，相信在不远的将来还会出现更多更好的检验方法。
　　参考文献
　　[1]张福润，徐鸿本，刘延林,机械制造技术基础[M].武昌：华中科技大学出版社，2004：288-320 .
　　[2]孙玉清，隆刚，朱宇,加工中乙理论研究[J].大连海事大学学报，2010，26(2)：0-8.

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