摘要：本文闡述了“圓棱方”標準試件在數控機床驗（yàn）收中（zhōng）的應用，編製了數控加工工藝和程序，給出了數控加工中的技巧與禁忌，為（wéi）“圓棱方”標準試件的加工（gōng）與檢（jiǎn）測提供了技（jì）術（shù）支持（chí）。

      引言

      數控機床精度的檢驗與（yǔ）驗收（shōu）必（bì）須在機床安裝地基混（hún）凝土完（wán）全幹固，按照數控機床精度（dù）檢測國標進行。機床精度檢測包括幾何精度檢測、定位精（jīng）度檢測和切削精度檢測。其中機床（chuáng）切削精度是一項綜合精（jīng）度，它不僅反映機床的幾何精（jīng）度和定位精度，同時還包括了試件的材料、環境溫度、刀具（jù）性能及切削條件等因素造（zào）成的誤差。切削（xuē）精度檢驗又稱為動態精度檢驗。在數控銑床或加工中心上，通（tōng）常通過一個典（diǎn）型常用的銑削用“圓棱方”試件（圖1）的加工（gōng）來檢（jiǎn）驗機床的切削精度。試件（jiàn）材料除（chú）特殊要求外，一般都為鑄鐵。

        1 、“圓棱方”試件的切削（xuē）精度檢測項目

      （1）鏜孔（kǒng）精度。加工50mm 中心孔（kǒng），用於檢測圓度（dù）和圓柱（zhù）度誤差。鏜孔精（jīng）度與切削時使用的切削用量、刀具材料、切削刀具的幾何角度等都有一定關係。主要是考核機床主（zhǔ）軸的運動精度及低速（sù）進（jìn）給時（shí）的平穩性（xìng）。現（xiàn）代數控（kòng）機床中，主軸都裝有高（gāo）精度帶負荷的成組滾動軸承（chéng），進給伺服係統采用了摩擦因數小和靈敏度高的導軌副及高靈敏度的驅（qū）動部件，所以這項精（jīng）度在新機床的檢驗中一般不（bú）成問題，但在舊機床改造中倒是比較（jiào）常見。

      （2）麵（miàn）銑刀銑平（píng）麵精度。加工上表麵，用於檢測平麵度和階梯差。麵銑刀銑削平麵精度主（zhǔ）要反映X 軸（zhóu）和Y 軸兩軸運動的平麵度及主軸（zhóu）中心線對X- Y 運動平麵（miàn）的垂直度，同時也可以反（fǎn）映出主軸的力學性能和切削性（xìng）能。通過觀察其（qí）各刀具軌跡的相交處即可粗略的發現主軸的軸、徑向圓跳動情況（kuàng）。

       （3）麵銑（xǐ）刀銑（xǐ）側麵精度。加工傾斜15°正（zhèng）方形，用於檢測垂直度和（hé）平行度誤差。

      （4）鏜孔孔距精度。加工四個45mm 的孔用於（yú）檢測X軸方向中心距精度，Y 軸方向中心（xīn）距精度，對角線方（fāng）向中心距精度和各孔徑偏差。鏜孔的孔（kǒng）距精度和孔徑偏差是（shì）以快速移動進（jìn）給定位（wèi）精（jīng）鏜四個孔，測量各孔位置的X 坐標和Y 坐標的坐標值，以實測值和指令值之（zhī）差的最大值作為孔（kǒng）距精度測量值。對角線方向的孔距可由各坐標方向的坐標值經計算求得，或各孔插入配合緊密的檢測心（xīn）軸後用千分尺測量對角線距離求得。而孔（kǒng）徑偏差則是由在同一深度上測量各孔X 坐（zuò）標方向和（hé）Y 坐標方向直徑的最大差值求得。此種（zhǒng）方法人為因素（sù）影響較大，故建（jiàn）議使用三坐標測量儀進行檢驗。

      （5）立銑刀（dāo）銑削四周麵精度。加工底座320mm320mm方塊，用於檢測直線度、平行度、厚度差和垂直度誤差。立銑（xǐ）刀銑削工件四周麵精度是由X 坐標和Y 坐標（biāo）分別進給，測量各邊（biān）的垂直度，對邊平行度、鄰邊垂直度和對邊距離尺寸差。這項精度主要考核機床各項導軌運動的（de）幾何精度。

      （6）兩（liǎng）軸聯動（dòng）銑削直線精度。加工3°斜邊，用於檢測直（zhí）線度，平行度和垂直度誤差。兩軸聯動銑削直線精度是同時控製X 坐標和Y 坐標來實現的，所以該精度可（kě）以反映兩軸直線插補（bǔ）運（yùn）動的品質特性。進行這項精（jīng）度檢查時（shí），有時會發現在加工麵上(兩直角（jiǎo）邊上)出現一邊（biān）密一邊稀的很有規律（lǜ）的條紋，這是由兩軸聯（lián）動時其中一軸的進給速度不均勻造成的。

      （7）立銑（xǐ）刀銑削圓弧精度。加工220mm 的圓，用於檢測圓度。立銑刀銑削圓弧精度是用立銑刀側刃精銑外圓表麵，然後在圓度儀上（shàng）測出圓度曲線，根據（jù）所描繪出的曲線，可以很（hěn）直觀地反映出機床的性能。

      （8）鏜同心孔。加工43mm 的孔，用於檢測同（tóng）心度和重複（fù）定位精（jīng）度。

        2 、“圓（yuán）棱方”試件的數控加工過（guò）程

      通過對圖（tú）樣的分析我們不難發（fā）現它由多（duō）種形狀組成：各種直徑（jìng）、深度的孔和各種平麵。這就（jiù）要求（qiú）必須使用（yòng）不同（tóng）的刀具和工序來完成（chéng）零件加工（gōng）。同時，該零件作為檢驗機床精度的試件在使用，故其（qí）在工藝上的編排（pái）與正常（cháng）的加工有（yǒu）所不同，它要求必須與機床各項幾何（hé）精度相（xiàng）對應起來，因此它的各個輪（lún）廓和形狀（zhuàng）都是有明確的絕對精度和相對精度（dù）要求，這要求在工序的安排上需要一（yī）定的獨立性，否則就（jiù）會影響檢驗結（jié）果。參考程序（因為鑽孔的程序比較常見且沒有太多要求，在（zài）此（cǐ）將其省略）
PROGl：[加（jiā）工底座320mm320mm]
NlO G90 Gl7 G64 G40
N20 GOO G54 Zl50
N30 X- 240 Y- 240
N40 M3 S250 F200
N50 Z- 7O
N60 GOO G41 DI X- 160
N70 Yl60
N80 Xl60
N90 Y- 160
N100 X- 240
NllO G00 Zl50
Nl20 G40 D0 X- 240 Y- 240
Nl30 M30
PROG2：[加工3°斜邊]
NlO G90 Gl7 G64 G40
N20 G00 G54 Zl50
N30 X- 240 Y240
N40 Z- 30 M3 S250
N50 GO1 G42 D1 X- 160 F200
N60 Yl60
N7O X- 143.23 Y- 160
N80 X200 Y- 142.0l2
N90 GOO Zl50
N100 G40 D0 X- 240 Y240
N110 M30
PROG3：[加（jiā）工15°斜度的220mm220mm 台階（jiē）]
NlO G90 Gl7 G64
N20 GOO G54 Zl50
N30 X- 76.865 Y- 286.865
N40 Z- 19.7 M3 S250
N50 GO1 G41 D1 X9.737 Y- 236.865 F200
N60 X- 150.263 Y40.263
N70 X40.263 Yl50.263
N80 Xl50.263 Y40.263
N90 X- 126.865 Y- 200.263
N100 GOO Zl50
N110 G40 D0 X- 76.865 Y- 286.865
Nl20 M30
PORG4：[加工φ220mm 圓孔（kǒng）]
NlO G90 Gl7 G64 G40
N20 G00 G54 Zl50
N30 X- 240 Y240
N40 Z- 9.7
N50 M3 S300
N60 GO1 G41 D1 Y11O F200
N7O GO1 XO
N80 GO2 XO Y11O IO J- 110
N90 GOl X240
Nl00 G00 Z150
NllO G40 DO X- 240 Y240
Nl20 M30
PORG5：[加工φ50mm 孔]
NlO G90 Gl7 G64 G40
N20 GO G54 Zl50
N30 XO YO
N40 M3 S400 F60
N50 MCALLCYCLE88（150，O，，- 80，O，O，3）
N60 MCALL
N7O M30
PORG6：[加工4×φ45mm 孔]
NlO G90 Gl7 G64 G40
N20 G00 G54 Zl50
N30 X100 Y- 100
N40 M3 S350 F60
N50 MCALL CYCLE88（150，O，，- 10，O，O，3）
N60 X100 Yl00
N7O X- 100 Yl00
N80 X- 100 Y- 100
N90 MCALL
N100 M30
PORG7：[銑（xǐ）平麵]
NlO G90 Gl7 G64 G40
N20 GO0 G54 Zl50
N30 X- 150 Y11O
N40 R3=- O.3
N50 M3 S300
N60 L1O7 P6
N70 M30
L1O7：[FLAT（.SPF）銑平麵（miàn）子程序]
NlO G90 GOO Z=R3
N20 GOl X150
N30 GO0 Zl50
N40 X- 150
N50 G91 Y- 45
N60 G90
N70 Ml7

        3、 數控加工中的技巧與禁忌

      （1） 根據SIEMENS 840D 數控係統的特點在加工（gōng）φ43mm 和φ45mm 的孔時隻使用一個程序即可，然（rán）後在刀（dāo）具數據中對刀具參數進行（háng）相應修改來減（jiǎn）少換刀時間；或者使用高質量（liàng）可（kě）調式鏜刀，直接調整到尺（chǐ）寸。

      （2）最後的上平麵的銑削是用來檢查主軸精度即（jí）主軸圓跳動情況，故隻要進行薄層切削即可。因為精加工（gōng）餘量正常為0.3～0.5mm，加上試件的多（duō）次利用性（xìng）的特點，所（suǒ）以（yǐ）參考（kǎo）程序中切削量為0.3mm。

      （3）由於試件具有（yǒu）比較性（尤其是機床改造中使用（yòng）較多），用來比較改造前後的機床精度變化，故對第二次加工中的對刀有一定的（de）講究：為了能達到更高的（de）精度和重複性，通（tōng）過使用杠杆百（bǎi）分表/ 千分表（biǎo）來對中心定位孔來找準X 和Y 方向的坐標，使用標準量塊來測量Z 方向坐標。

      （4） 由於該零件是試（shì）件，是機床精度檢驗的（de）標準件，加工完成後都將（jiāng）通過三坐標測量儀進行數（shù）據檢測，所以在加工中應（yīng）盡可（kě）能保持其表麵粗糙度的一致，同時“刀花”也要一致。每個工序（xù）必（bì）須一氣（qì）嗬成，一定不能出現接（jiē）刀（dāo）痕。一旦在加工過程中出現意外，如刀具損毀、機床故障，必須重新進行一次該工序的加工並在圖樣上標明調整後設定尺寸（cùn），否則可能（néng）會造成最終的測量數據有很大誤差（chà），無法（fǎ）給機床精度以（yǐ）客觀的反映。

      （5）在銑削加工中，銑平麵是很常見，也是很（hěn）簡單的加工。通常情況下為了提高加工效率常常使用往複式的銑削路徑（jìng）。而在試件中最上（shàng）層的平麵是（shì）用來檢驗主軸精度和主軸力學性能，這就要求必須（xū）有一樣的加工條紋便於三坐標測量進行準確的測量。因此在（zài）其加（jiā）工中使（shǐ）用的是如參考程序PROG7 中所示加工路徑。同時在加（jiā）工中每次的徑（jìng）向步距必須小於刀具（jù）直（zhí）徑，從而防止由於刀具磨損造成的接刀間隙引起最後對主軸狀況的判定。

       （6）在機床改造（zào）中檢測試件時，尤其是在不具備條件使用激光幹涉儀進（jìn）行係統精度檢測的情（qíng）況下，一定要將改造前試件加工中機床所處（chù）的（de）加工位置記錄下來，並且在改造結束後，在同樣的位置進（jìn）行試件加工，以免在改造結束驗收時，由（yóu）於機床不同位置精（jīng）度不同造成試件精度（dù）不足，從（cóng）而對整個項目的驗收造（zào）成很大的負（fù）麵影響。

      （7） 機床的幾何精度在不同的溫度下是有所變化的，所以檢測之前，就（jiù）應該讓機床的（de）各部件（jiàn）先進行稍微的預熱，然後再進行檢測。

      （8）在對大型的臥式鏜銑床的精度檢驗中必須增加一項鏜深孔的能力檢（jiǎn）測。例如，捷（jié）克SKODA 公司的W250H鏜（táng）銑床其鏜杆和方枕的累加行程接近兩（liǎng）米。故在驗收它時必須有一（yī）個專門的（de）長箱體試件來檢測它鏜（táng）深（shēn）孔時的主軸圓跳動情況。