數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收的幾大問題
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:4219
對集機(jī)、電、液、氣于一體的進(jìn)口大型數(shù)控機(jī)床(含加工中心)的驗(yàn)收,無論是預(yù)驗(yàn)收、還是最終驗(yàn)收,都是十分重要的。它是對機(jī)床設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試的質(zhì)量,特別是對機(jī)床精度的總體檢驗(yàn)。它直接關(guān)系到機(jī)床的功能、可靠性、加工精度和綜合加工能力。
然而在實(shí)際驗(yàn)收中,常常會出現(xiàn)一些帶有技術(shù)性或管理性的問題。如果不能得到及時(shí)的正確處理,將會影響到機(jī)床的驗(yàn)收質(zhì)量。
1 定位精度的檢測
檢測機(jī)床的定位精度,常用標(biāo)準(zhǔn)有兩種:
·德國VDI/DGQ3441標(biāo)準(zhǔn)(機(jī)床運(yùn)行精度和定位精度的統(tǒng)計(jì)方法)。
·美國AMT標(biāo)準(zhǔn)(美國機(jī)械制造技術(shù)協(xié)會制定)。
用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),測量數(shù)據(jù)的整理均采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。即沿平行于坐標(biāo)軸的某一測量軸線選取任意幾個(gè)定位點(diǎn)(一般為5~15個(gè)),然后對每個(gè)定位點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行多次定位(一般為5~13次)?蓡蜗蜈吔ㄎ稽c(diǎn),也可以從兩個(gè)方向分別趨近,然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,求出算術(shù)平均值。進(jìn)而求出平均值偏差、標(biāo)準(zhǔn)差、分散度。分散度代表重復(fù)定位精度,它和平均值偏差一起構(gòu)成定位精度,兩者之和是在任意兩點(diǎn)間定位時(shí)可能達(dá)到的最大定位偏差。
由于被測坐標(biāo)軸長度不盡相同,因而其定位精度的線性允差的給定方式不應(yīng)是單一的,而應(yīng)有所區(qū)別。國標(biāo)GB10931-89數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評定方法中規(guī)定,軸線定位精度線性允差的給定方式主要有以下幾種:
·在全行程上規(guī)定允差;
·根據(jù)被測對象長度分段規(guī)定允差;
·用局部公差方式規(guī)定允差;
既規(guī)定局部公差,同時(shí)也規(guī)定全行程允差。
東方汽輪機(jī)廠從德國科堡(COBURG)公司進(jìn)口工作臺5m×17m的數(shù)控龍門銑床(下稱龍門銑),共有X、Y、Z、W四個(gè)坐標(biāo)軸。只有Z軸長度小于2m、最長的X軸全行程為17.70m;從意大利貝拉爾蒂(BRERADI)公司進(jìn)口的鏜桿直徑250mm的落地式數(shù)控鏜銑床,X軸(立柱移動)長23m,Y軸(鏜頭升降)長7m。這些坐標(biāo)的軸線定位精度的線性允差值均按全行程允差給定。龍門銑X軸全行程允差為P=14+L/250(µm) (1)
式中L——測量行程全長,mm
P——定位允許偏差,µm
X軸實(shí)際測量行程L=17210mm。共測11點(diǎn),點(diǎn)間距為1721mm。按公式(1)計(jì)算,其最大允差值為
P=14+17210/250=82.84µm=0.093(mm) (2)
因?yàn)榻o定的是全行程允差,只要其任意長度上的允差等于或小于P值,定位精度都是合格的。
上例說明,對于龍門銑、落地鏜銑床、重型轉(zhuǎn)子數(shù)控車床,X軸這樣長的坐標(biāo)軸,僅僅在全行程上規(guī)定允差是不夠的。而應(yīng)按線性允差給定方式d規(guī)定允差:既規(guī)定局部公差,同時(shí)也規(guī)定全行程允差。由于有了任意長度上的定位允差,如任意2000mm,不僅可滿足常用工作長度上的定位精度,也有利于提高全行程的定位精度。
由此可知,訂購機(jī)床時(shí)知道坐標(biāo)軸定位精度的線性允差的給定方式,根據(jù)工藝需要提出所購機(jī)床線性允差的給定方式,并列入合同條款是非常重要的。
2 關(guān)于負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)
負(fù)荷試驗(yàn)是檢驗(yàn)機(jī)床是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的承載能力,及其在負(fù)荷狀態(tài)下各機(jī)構(gòu)工作是否正常,其工作的平穩(wěn)性、準(zhǔn)確性、可靠性是否達(dá)到規(guī)定要求的重要手段。有人擔(dān)心負(fù)荷試驗(yàn)會損壞機(jī)床,降低甚至破壞機(jī)床精度。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,負(fù)荷試驗(yàn)前后均應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床的幾何精度。工作精度試驗(yàn)亦放在負(fù)荷試驗(yàn)后進(jìn)行。其目的均是對機(jī)床的進(jìn)一步檢驗(yàn)。
如前述龍門銑、負(fù)荷試驗(yàn)是在極限狀態(tài)下進(jìn)行的;砩斐1m(技術(shù)規(guī)范規(guī)定,滑枕伸出1m可傳遞額定功率),功率達(dá)120kW(額定功率95kW)。試驗(yàn)后測試滑枕兩個(gè)方向的垂直度,其誤差值比靜態(tài)時(shí)還小了。從美國莫林(MOLINE)公司進(jìn)口的MF195型數(shù)控多頭鉆床,按規(guī)定裝上10只Ø38mm鉆頭做加工100只孔的負(fù)荷試驗(yàn)。完成后用10只Ø25mm鉆頭,做連續(xù)鉆削500只孔的鉆削精度試驗(yàn)。精度要求(Ø25+0.125-0.05)mm,實(shí)測為(Ø25+0.020)mm。實(shí)踐證明,負(fù)荷試驗(yàn)不會損壞機(jī)床,不會降低機(jī)床精度。
對于預(yù)驗(yàn)收時(shí)已做過負(fù)荷試驗(yàn),對整體發(fā)運(yùn)到用戶的小型機(jī)床或加工中心,最終驗(yàn)收時(shí)可考慮免做。而對于解體發(fā)運(yùn)到用戶的大型機(jī)床,最終驗(yàn)收時(shí)負(fù)荷試驗(yàn)不可免做。因?yàn)橹匦掳惭b、調(diào)試、試車和預(yù)驗(yàn)收時(shí)的環(huán)境等條件已不相同。預(yù)驗(yàn)收合格,不能等同于最終驗(yàn)收合格。
3 關(guān)于幾何精度的檢驗(yàn)器具
數(shù)控機(jī)床幾何精度基本上都要比普通機(jī)床高,普通機(jī)床用的檢具、量具,往往因自身精度低,滿足不了檢測要求。
如龍門銑,檢測附件銑頭HS350C主軸在0°、90°、180°、270°相對于滑枕的垂直度時(shí),允差0.02mm/500mm。用科堡機(jī)床公司帶的長1050mm、Ø105mm的檢驗(yàn)棒,其各向母線直線度誤差均小于0.005mm。從羅馬尼亞阿莫斯(ARMUS)機(jī)床公司進(jìn)口的數(shù)控5m立車,銑刀架滑枕需檢測同樣精度。自制一檢驗(yàn)棒,母線直線度誤差大于0.03mm,超出檢測精度值,無法使用。
在檢測龍門銑銑頭相對工作臺的垂直度,如檢測意大利貝拉爾蒂鏜床立柱移動相對于工作臺的垂直度時(shí),需用1.5m×2m、直線度誤差≤0.01mm、角度誤差為2″的直角尺。
針對這一普遍存在的問題,解決辦法有兩個(gè):
·在機(jī)床訂貨時(shí)提出哪些量檢具由制造廠提供,列入合同條款。
·用切削加工替代精度檢驗(yàn)。對于那些必須檢而又無替代量檢具的精度項(xiàng)目,如圖1 HSD350C精檢項(xiàng)目,可采用切削加工方法替代。將試件放在坐標(biāo)測量儀上,測量其相關(guān)平面的垂直度。
1.檢驗(yàn)棒 2.百分表 3.平板、工作臺 4.附件銑頭 5.滑枕
圖1 HSD350C檢測示意圖
4 床身導(dǎo)軌縱向直線度的調(diào)整
大型數(shù)控機(jī)床,如數(shù)控龍門銑床、落地式鏜銑床,重型數(shù)控轉(zhuǎn)子車床等,其床身較長,多由數(shù)段組成。其床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)直線度的調(diào)整,一般都按機(jī)床精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)成中凸曲線。把導(dǎo)軌人為地調(diào)成中凸形狀,其實(shí)質(zhì)是一種預(yù)載。用預(yù)載產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力,抵抗工作臺、工件的重力及切削加工產(chǎn)生的垂直切削分力,使工作臺或刀架拖板在切削過程中處于水平狀態(tài),進(jìn)而保證工件加工面的平直度。
大型數(shù)控機(jī)床安裝在恒溫環(huán)境中,如上述調(diào)成中凸形狀,使用中是沒有問題的。但安裝在常溫環(huán)境中,如環(huán)境溫度為0~5℃或5~10℃時(shí),其導(dǎo)軌該如何調(diào)整?由于環(huán)境溫度變化,床身上、下有溫度差存在,形成自上而下的溫度梯度。夏季導(dǎo)軌上表面溫度高,下表面溫度低。溫度差t1-t2使上表面伸長大于下表面,呈上拱形狀。而到冬季,剛好相反。由于t2-t1的溫度差存在,下表面的收縮大于上表面,導(dǎo)軌呈下?lián)闲螤。機(jī)床維修實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn):溫度較高時(shí)(夏天)導(dǎo)軌上拱;溫度較低時(shí)(冬天),導(dǎo)軌凹心。
1996年7月安裝龍門銑床時(shí),基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度調(diào)成中凸0.076mm。其當(dāng)時(shí)導(dǎo)軌上表面溫度為28℃,下表面為26.5℃。
1997年11下旬復(fù)測基準(zhǔn)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差,導(dǎo)軌下?lián)?.31mm(圖2)。此時(shí)導(dǎo)軌上表面溫度為10℃,下面為5℃。
為克服由于導(dǎo)軌上下溫差所導(dǎo)致的導(dǎo)軌直線度誤差,可使用數(shù)段成一體的床身,不使用其連接處用螺栓產(chǎn)生塑性變形,使其成為彈性的連接。環(huán)境溫度變化時(shí)能伸縮自如,目的是使床身連接處成為鉸交點(diǎn),使每段床身成為轉(zhuǎn)角不連續(xù)的簡支梁。這樣才能使導(dǎo)軌調(diào)成中凸更方便,而每段床身變形也更自如。如某龍門銑床床身全長35m,每段長7m,共5段,高度為700mm。上下表面溫差Δt=5℃。床身是在自由狀態(tài)下調(diào)平的,溫差引起的變形為
d=aL2·Dt/(8H)=8.7×10-6×70002×5/(8×700)=0.3806
式中d——溫差引起的變形,mm
a——鑄鐵線膨脹系數(shù),取a=8.7×10-6
L——每段床身長度,mm
H——床身高度,mm
Dt——上、下表面溫差,℃
其理論計(jì)算值和復(fù)測值基本相符。當(dāng)最大溫差值Δt=1.5℃,導(dǎo)軌呈中凸。
機(jī)床導(dǎo)軌下?lián)现堤,將影響機(jī)床的運(yùn)行精度,如產(chǎn)生低速重載下的爬行。
為此,將導(dǎo)軌調(diào)成微凸。h=0.03mm(圖3)這個(gè)微凸值,在環(huán)境溫度較低時(shí)(冬季)機(jī)床運(yùn)行精度得到保證。而當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)(夏季)呈中凸最大值。dmax=0.03+(dL·Dt)/(8H)=0.144mm,其對加工精度亦不構(gòu)成影響,因?yàn)樵谥亓、切削力作用下,中凸值會明顯減小,從而保證了一年四季機(jī)床的運(yùn)行精度。
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數(shù)控機(jī)床維護(hù)章程
數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù) 1、嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度 2、防止灰塵進(jìn)入數(shù)控裝置內(nèi):漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降,從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。 3、定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng) 4、經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓:電網(wǎng)電壓范圍在
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