1 引言（yán）

      隨著現代機械加工技術的快（kuài）速發展，數控機床已越來越顯示其優越的性能。尤其是五軸（zhóu）加工（gōng）中心的應用，大大提高（gāo）了機床的（de）加工效（xiào）率。數控機床上加工的每一個工件加工質量很大程度上都依賴（lài）於數控（kòng）機床自（zì）身性能及精度，因此（cǐ）在加工精度較高的工（gōng）件之前，有必要對機床的精度進行檢測與（yǔ）校驗[1-2]，以確（què）保工件（jiàn）的加（jiā）工質量。

      2 五軸（zhóu）加工中心精度檢測的（de）必（bì）要性

       近年（nián）來，高速鐵路保持著較快速度（dù）的發展，高速動車組（zǔ）的需求量也較大，公司先後從歐洲引進了十多台大型（xíng）五軸龍門加工中心，以（yǐ）保證高速動車組車體、側牆、車頂、底（dǐ）架、端牆等大部件（jiàn）的（de）批量化加工，這些加工設備大多為工作台長為60M 的大型五軸龍門加工中心，其結構性（xìng）能複雜（zá），價（jià）格昂貴，技術先進，采用雙工位加工，生產效（xiào）率高。其檢測、維護保養（yǎng）的項（xiàng）目（mù）也較多，機床的可靠性與精度診斷的問題較為突（tū）出，曾出現過（guò）由於機床A 軸軸偏致使加工後的大部件過切而報廢的情況，造成較大的經濟損失，因此非（fēi）常有必要在（zài）加工前對機床的精度進行檢測（cè），以（yǐ）確保機床各（gè）軸（zhóu）位置精度。一般而言，大型數控加工中心都是解體以後發運給用戶安裝（zhuāng），在現場調試後符合其技術指標，通過DIN-NAS 試件測量標準（zhǔn）以後方（fāng）可認為該機床達到加工精度要求。之前，公司在批量化加工過程中隻對機床進行了日常的維護保養，未注意到機床的位置精度檢測，出（chū）現A 軸軸偏以後才將機床位置精度檢（jiǎn）測納入日常（cháng）檢測範（fàn）圍之內，規定投入（rù）生產的加（jiā）工中心在使用一定周期以後必須進行一次位置精度（dù）的檢測，確保機床位置精度可（kě）靠，避免因機床定位精度問題而導致加工出不合格品。

      3 五軸加工中心在機精度的檢驗

      數控機床常見精（jīng）度要求包括機床的幾何精度及位（wèi）置精度[3-5]，著重（chóng）研究位置精度的檢（jiǎn）測方法。數控機床的位（wèi）置精度包括定位（wèi）精度、重複定位精度等。定位精度（dù）是指實際位（wèi）置與指令（lìng）位置的（de）一致性。定位（wèi）精度的差距是檢測設備伺服係統、檢測係統及移動部件（如導軌、絲杠集合誤差）的（de）綜合反（fǎn）映，其數（shù）值可判斷設（shè）備本身的精度。重複（fù）定位精度是指條件相同進（jìn）行若幹次操作所得到精度的一致程度。受伺服係統特（tè）性、傳動鏈變形、剛性（xìng）變化（huà）以及摩擦引起的熱變形等原因的影響，數（shù）控機床的重複定（dìng）位精度直接影響工件的（de）加工精（jīng）度及（jí）一致性，因而是檢驗機床精度的兩個重要指標。

      位置精度傳統采用（yòng）金屬線紋尺或步距規、電子（zǐ）測微計、準直儀等方（fāng）法進行檢測[5]。

      對（duì）精度要求（qiú）較高的大型數控加工中心來說（shuō），均采用較高精度（dù）的激光幹涉（shè）儀、球杆儀[6]。

     在國際標準中，激光幹涉儀是唯一公認的進行數控（kòng）機床精度鑒定的儀器，可對機床的幾何精度進行高精度的檢測（cè）。

      4 五（wǔ）軸加工中心在機檢測（cè）與校驗（yàn）方法

      在完成機（jī）床的安裝調試以後，通常從以下幾個方麵對加（jiā）工中心進行精（jīng）度檢測，包（bāo）括：工作台精度、主軸精度、各坐標運動的直線度、垂直度精度及線性軸線位置（zhì）定位精度（dù）。影響數控機床的定位精度的因素（sù）是多方麵的，機床導軌直線度誤差是導致定位精（jīng）度偏差的最主要因素[7]，這就要求我們根據實際使用情況以及具體生（shēng）產環境進行綜合分析，以便從根本上保證數控機床定位精度的實現，從而使數控（kòng）機床（chuáng）在企業生產過程中發揮應有的（de）作用。

      現在的數控（kòng）機床的誤差參數檢測方法，主要分（fèn）兩大類：（1）單項誤差參數直接測量法；（2）綜合誤差測（cè）量（liàng）參數（shù）辨識法[8]。傳統的檢測方法效率低，精（jīng）度不高，而（ér）且需要（yào）各種儀器設備，難以實現自動測量（liàng）。在此討論一種五（wǔ）軸加工中心精度在機檢測與校驗（yàn）的快速方法，以提高機床精度的檢測效率。

      如圖1、表1 所示，利用雷尼紹測量係統的高精度特點，選用的（de）是（shì）RMP60 雷尼紹接（jiē）觸式探頭，該無線測（cè）量探頭（tóu）帶有遠程信號傳輸在2.4GHZ 的頻率下工作對（duì）工件進行測量。在測量中隻須很低的接觸力（lì）和很小的行程，便能獲得很高的精度。在機床工作台導（dǎo）軌上安裝標準塊，通過高精度的測量係統對標準塊按照圖表1所示的測量位置分別進行測量，測量的各軸精（jīng）度測量值存儲（chǔ）在R參（cān）數（shù）中，如表1 存放在（R11～R28）中，將結果與預設各軸精度設定參數（R61～R68）（程序中設定）進行比較，比較出來的值通過邏輯（jí）關係判斷，可通過西門子高級編程顯示功（gōng）能MSG（“”）將所測結果顯示在操作顯示屏上（shàng），操作者隻（zhī）需在加工之前運行在機檢測與（yǔ）校驗程序即可，從而確定機床定（dìng）位精度是否在工藝要求的公差（chà）範圍之內。

      通過運用上述方法，操作者（zhě）隻需（xū）按（àn）照（zhào）預定程（chéng）序運行，查看屏幕（mù）顯示的結果是否“OK”即可（kě），簡單易懂，在十幾分鍾內就能完成五軸加工中心定位精（jīng）度、重複定位精度的精（jīng）確檢測，給工件加工之（zhī）前提供加工精（jīng）度的安全保障，便（biàn）於加工過程的執行與機床的管理。 

      利用雷尼紹測量及840D 係統編程如下：（摘選）

      EXTERN Cycle730 （VAR REAL [3]，VAR REAL [3]，VAR REAL，

      VAR REAL，VAR REAL）

      ……

      ；----------------- 標準塊定義--------------

      R80=115.063 ; LENGTH IN X

      R81=114.937 ; LENGTH IN Y

      R82=-10 ; MEASURE DEEP

      ；---------------------------------------------

      R90=R80/2

      R91=R81/2

      R92=R90

      R93=-R90

      R94=R91

      R95=-R91

      ；--------------- 定義各軸精度------------------

      R61=0.15 ; +/- X-AXIS

      R62=0.15 ; +/- Y-AXIS

      R63=0.15 ; +/- Z-AXIS

      R64=0.15 ; +/- A-AXIS IN MOVEMENT C0 C180

      R65=0.07 ; +/- A-AXIS SLACKNESS

      R66=0.15 ; +/- A-AXIS AGAINST MOVEMENT C0 C180

      R67=0.2 ; +/- C-AXIS IN MOVEMENT A-90 A90

      R68=0.07 ; +/- C-AXIS SLACKNESS

      ；------------ 定義編程坐標係-------------

      $P_UIFR[1，X，TR]= ****

      $P_UIFR[1，Y，TR]= ****

      $P_UIFR[1，Z，TR]= ****

     STOPRE

      ；------------ TOOLCHANGE ---------------

     T14

     M6

     D1

     ……

      ；------------- X-AXIS -------------

      G0 A0 C0

      G0 X100 Y0

      Setval[0] = SET（R92，0

      ，R82）

      TcD[0] = SET（1，0

      ，0

      ）

      Cycle730（Setval，TcD，StO，DeO，Rtp）

      R11=R4

      G0 Z300

      ……

      ；（依次對其餘各軸的定（dìng）位精度及（jí）重複定位精度進行測量）

      AUSWERT:

      ；************* X-AXIS ************

      IF ABS（R11）>R61

      MSG（"MEASURE X-AXIS IS NOT OK"）

      _ERROR=1

      M0

      ELSE

      MSG（"MEASURE X-AXIS IS OK"）

      M0

      ENDIF

      MSG（""）

      ……

      ；（依次（cì）對其餘軸的定位精度及重複定位精度進行判斷）

      M17

      5 檢測結果說明

      因（yīn）此，當加工一件公差（chà）要求比較嚴格的工件時，使用雷尼紹（shào）球杆儀測量標準塊，能夠很高精（jīng）度的獲得機床（chuáng）的定位精度及重複定位精度，從而決定機床是否可（kě）以正常加工工件，此種方法隻需操（cāo）作者運行預定程序即可（kě），操作簡單，檢測效率高，檢測結果直接顯示在屏幕上，直（zhí）觀易懂，能夠有效（xiào）的避免非常（cháng）昂貴（guì）的加工件變為廢品的風險，當檢測（cè）結（jié）果顯示為“NOT OK”時，操作者隻需通知工程技術人員（yuán）解決相關問題即可。同時標準檢測塊製造費用低，安裝方便，該方法（fǎ）可為同行業提供較好（hǎo）的參考。