ＭＡＧ加工中心幾何精度檢測與調整關（guān）鍵技（jì）術
2021-5-13 來源： 上汽通（tōng）用五菱汽車股份有限公司青島分公司 作者：孔海龍
摘要：加工中心的精（jīng）度是保證零部件加工精度的首要條件：根據加工中心幾何精度檢測原理，通過測量數據整理分析，及幾何精度調整的主要步驟，完成機床各軸的（de）精準定位，以確保機床加工精度滿足實際加工需求。
關鍵詞：加工中心；幾何精（jīng）度；關鍵技（jì）術
０引言
近幾年很多企業購買國外高端加工中心設備用於產品的加工，對提高產品質量起到（dào）了重要作用。加工高精度產品時，必須靠加工中心自身的精度來保（bǎo）證產品的加工精度（dù）。因（yīn）此，加工（gōng）中心本身的精度要遠高於加工產（chǎn）品的（de）精度，通常（cháng）高出一個量級。
加工中心的精度包括（kuò）幾何精度、重複定位精度、定位精度等。隨著加工中心設備長（zhǎng）時間的運行（háng），必然導致加工中心設備（bèi）精度不斷下降，從而（ér）無（wú）法（fǎ）保證加工產品的精度要求。因（yīn）此，設備維修人員應掌握加工中心幾何精度的調整方法，滿足加工（gōng）中心對 精度的需求。
１、ＭＡＧ加工中心機械坐標（biāo）係統
要掌握加工中心幾何精度的調整方法，首先需要理解ＭＡＧ加工中心機械坐標係（xì）統。精密加工中心通常（cháng）有５個（gè）軸，其中Ｚ軸的正方向，定義為固定機床（chuáng）床身的底部並平行（háng）於主軸（zhóu）、遠離主軸端的方向。如圖１所示，確定Ｚ軸位置後（hòu），根據笛（dí）卡爾右手坐標 係，中指方（fāng）向為ｚ軸，食指方向為ｚ軸，大拇指方向為ｙ軸，繞ｙ軸旋轉的方向為（wéi）ｓ軸，與ｚ軸平行（háng）且垂直ｘ－ｙ平麵的為主軸。
圖１ ＸＳ３２１加工中心
２、機械零點的（de）建立（lì）
以ＭＡＧ ３２１加工中心零點為實例，建立機床機（jī）械零點，見圖２。其中X表示X軸可移動的範圍，Xh表示B軸半徑的距離，X。表示ｘ軸零（líng）點（diǎn）起始位置，ｙ表示ｙ軸可移動的（de）範圍，ｙ。表示ｙ軸零（líng）點起始位置（zhì），ｙ1表示主軸在Y0位（wèi）置的中心點（diǎn）與床 身底部的距離，N表示主軸的中心與ｂ軸台麵的距離，Z表示Z軸可（kě）移動的範（fàn）圍，Z0表示Z軸零點起始位置，Z1表示主軸前端麵與ｂ軸中（zhōng）心的距離。h1表（biǎo）示（shì）B軸台麵與床身底部的距離。
圖2 機床繼續零點示意
３、幾何精度檢測常用工具
（１）２個高精度水平儀。
（２）千分表（精要求１uｍ）。
（３）方形和三角形大理石（精度要（yào）高）。
（４）標準檢棒（長度和直徑（jìng）根據機床而定）。
（５）固定支架（jià）。
４、幾何精度檢測主要步驟及調整方法
４．１機床水平調整
首先使用用高精度水（shuǐ）平儀對機床２個方向進行水平調整,這是幾何精度調整的基（jī）本條件，否則以下步驟的調整就無意義。
４．２機床幾何精度（dù）調整步（bù）驟
（１）調整機床Ｘ與（yǔ）Y方向的水平。
（２）Z軸與（yǔ）X軸的垂直度。
（３）Y軸與（yǔ）Ｚ軸的垂直度。
（４）Y軸與X軸的垂直度。
（５）ｙ軸與主軸（zhóu）的垂（chuí）直度。
（６）主軸與Ｘ軸的垂直度。
（７）Z軸與主軸的平行度。
（８）B軸（zhóu）平麵（miàn）度（dù）。
（９）B軸蓋板跳動。
４．３ Ｚ軸與．Ｙ軸垂直度調整方法（圖３）
（１）將大理石水平（píng）固定在B軸的支架（jià）上。
（２）將（jiāng）千分（fèn）表固定在主軸上，移動Ｘ／Ｚ軸．利用千分表將大理石調至水平：
（３）移動Ｚ軸，調整大理石Ｚ方向 M1、M2點的千分表讀數為零，即大理石與機床的Ｚ方向平行（háng）。
圖3 Z軸與X軸垂直度（dù）檢測
（４）將千分表接觸大理石的M3點（diǎn）並至零位，移動X軸至M4，讀取（qǔ）千分表數值，與標準（zhǔn）範圍值（＜１０um）進行比較。若讀數超出標準範圍，校（xiào）正機床Ｘ方向（xiàng）位置。
４．４ ｙ軸與ｚ軸垂直（zhí）度（dù）調整方（fāng）法（圖４）
圖4 Y軸與（yǔ）Z軸（zhóu）垂直度檢測
（１）將千分表固定在主（zhǔ）軸上，移動Ｚ軸，用千分表將大理石側麵調置水平並（bìng）與Ｚ軸平行（háng）。
（２）移動Ｚ軸，調整大理石下側方（fāng）向M1、M2點的（de）千分表為零，即大理石與機床的Z方向平行。
（３）將千分表接觸大理（lǐ）石Ｍ３點並將千分表歸零，移動Y軸至M４點（diǎn）。若讀數超出標準範圍（＜丨０ Uｍ），調整主軸固定在ｙ方向上側（cè）滑塊塾片厚度（dù）。
４．５ ｙ軸與ｘ軸垂直度調整方法（圖５）
圖５ ｙ軸與軸垂直度檢測（cè）
（１）將大理石豎直放在B軸調整塊上。
（２）將千分表固定（dìng）在主軸上，移動（dòng）；ｒ軸，用千分表將大（dà）理石下側麵Ｍ３、Ｍ４的千（qiān）分表為零，即大理石與ｘ軸平（píng）行。
（３）將千分表接觸（chù）大理石M1點並將千分表歸零，移動Y軸至（zhì）M2點（diǎn）。若超出標準範圍（＜１０ Uｍ），調整ｙ軸支架方向下側（cè）滑塊墊片的厚（hòu）度。
４．６ ｙ軸與主軸垂直（zhí）度調整方法（圖（tú）６）
圖6 Y軸與主軸垂直度檢測
（１）將大理石豎直放（fàng）在（zài）Ｂ軸調整塊上。
（２）將（jiāng）千分表固定在主（zhǔ）軸上（shàng），移動Ｚ軸，用千分（fèn）表（biǎo）將大理石下側麵（miàn）調置水平與Ｚ軸平行。
（３）同上（shàng）操作，移動Ｆ軸，調整大理石垂直方向與機床的Ｆ方（fāng）向平行。
（４）用千分表測量大理石的下側（cè）／！點並將千分表歸零，轉動主軸１８０。方向，讀取千分表Ｂ點數值，若讀數超出標準範圍（＜１０um），調整主軸固定在ｙ方向上（shàng）下側滑塊墊片厚度。
４．７主（zhǔ）軸與Ｘ軸垂直度調整方法（fǎ）（圖７）
（１）將支架固定在Ｂ軸上，並將（jiāng）大理石水平放（fàng）在支架（jià）上。
（２）將千分（fèn）表固定在主軸上，移動X／Ｚ軸（zhóu），用千分表將大理石調置水（shuǐ）平。
圖7 主軸與X軸垂直度檢測
（３）移動；Ｔ軸，調整大理石的Ａ：方向與機床（chuáng）的Ｘ方向平行。
（４）將（jiāng）固定千分表的圓形支架固定在主軸上。
（５）用千分表測量大理石的左側Ｍ1點並將千分表歸零，旋轉（zhuǎn）主軸１８０°，讀取千分（fèn）表似M2點數值（zhí）。若讀（dú）數超出標準範圍（wéi）（＜１０uｍ），調整主軸固定在Y方向滑塊（kuài）墊片厚度。
４．８Ｚ軸與主軸平行度調（diào）整方法（圖８）
圖8 Z軸與主軸的平行度檢（jiǎn）測
（１）測量主軸檢棒A點：沿Ｚ方向距離主軸３０ｍｍ處。
（２）測量主軸檢棒B點：沿Ｚ方向（xiàng）距離主軸１８０ｍｍ處。
（３）測量檢（jiǎn）棒水平位置與豎直位置最高點，分別將測量A點千分表歸零，移動（dòng）Ｚ軸至（zhì）測量B點，分別讀取千（qiān）分表數值。若讀數超出標準範圍（＜uｍ）），調整主軸（zhóu）滑塊墊片厚（hòu）度。
４．９ Ｂ軸平麵度調整方法（圖９）
圖9 B軸平麵度檢測
將千（qiān）分表支架固定一在主軸上，將測量點１處的千分表歸零，移動Z、X軸至測量（liàng）點２、３、４處，讀取千分表數值。若讀數超出標準（zhǔn）範圍（＜２０Uｍ），調整Ｚ軸滑塊墊片厚度４．１０ Ｂ軸蓋板跳動的調整方法（圖（tú）１０）
圖10 B軸（zhóu）蓋板跳（tiào）動（dòng）檢測（cè）
將千分表支架固定在主軸上，將測量點A處的（de）千分表（biǎo）歸零，手動轉動B軸（zhóu），分別測量點B、C、D處，讀取千分表數值。若超出標準範圍（＜１０Uｍ），調整Ｂ軸蓋固（gù）定位置。
５、幾何精度檢測（cè）方法的應用
某台已運（yùn）行１０年的ＭＡＧ ＸＳ３２１加工中心加工工件缸孔，再經過珩磨機加工後（hòu），測量缸孔圓度、圓柱度超差。檢查機床的夾具、主軸、絲杠、導軌未發現問（wèn）題，將Ｓ軸夾具拆下檢查可能會影響加工精度的項目，檢測數據（jù）見表（biǎo）１。
表１ ＭＡＧ ＸＳ３２１加工中心幾何精度檢測值 um
結論：主軸與軸的垂（chuí）直度（dù）及ｙ軸（zhóu）與ｘ軸垂直度已超標準範圍，但考慮到該設（shè）備已運行１０年，符合質量要求（qiú）。B軸平（píng）麵度２點已嚴重超出範圍，根據機床結構原理（lǐ）分（fèn）析，判（pàn）斷是（shì）機床右側Ｚ軸滑（huá）塊（kuài）或滑（huá）軌磨損導致超差，更（gèng）換機（jī）床右側Ｚ軸滑（huá）塊後（hòu）， 加工工件測量（liàng）合格。
６、結束語
結合ＭＡＧ加工中心生（shēng）產（chǎn）現場實際情況，研究幾何精（jīng）度檢測的關鍵技術，利用幾何精度檢測方法和幾（jǐ）何（hé）精（jīng）度的調整方法，對機床出（chū）現的精度誤（wù）差進行糾正。不同公司生產的型號各異的機床，其精度（dù）測量項目和方法會有差別，但測量方法大同（tóng）小異， 建議擁有加工中心（xīn）的企業，可提前建立設備精度檔案（àn），為日後設備維修提（tí）供有效參考。
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