第二章机床几何精度检验.ppt

第二章第二章 机床几何精度检验机床几何精度检验 第一节第一节 机床修理中常用的器具机床修理中常用的器具 目的任务目的任务 了解机床修理中常用的器具：平尺、了解机床修理中常用的器具：平尺、平板、检验棒、垫铁的定义，精度要求，使用范围平板、检验棒、垫铁的定义，精度要求，使用范围重点难点重点难点 水平仪及光学（电子）平直仪的使用水平仪及光学（电子）平直仪的使用及测量过程，尤其是水平仪的读数法及测量过程，尤其是水平仪的读数法•一、平尺一、平尺•主要作为测量的基准用来检验工件的直线度主要作为测量的基准用来检验工件的直线度和平面度的误差也可作为机床导轨刮研的基和平面度的误差也可作为机床导轨刮研的基准，有时还可用来检验机床零、部件的相互位准，有时还可用来检验机床零、部件的相互位置的精度置的精度•1 1、桥形平尺：只有一个高精度加工面；用优质、桥形平尺：只有一个高精度加工面；用优质铸铁经稳定处理和去磁后制成，刚性好，使用铸铁经稳定处理和去磁后制成，刚性好，使用时受温度影响较大时受温度影响较大•2、平行平尺：有二个相互平行的高精度加工面；用优质铸铁经稳定处理和去磁后制成，使用时受温度影响较小，轻便。

•3、角形平尺：有三个相互垂直的高精度加工面；用优质铸铁经稳定处理和去磁后制成，用于检查燕尾导轨的直线度、平面度和与其他表面的相互位置精度•平尺的精度：平尺的精度：分为00、0、1、2四个等级•在普通机床几何精度检验中，推荐采用1级或高于1级的平行平尺二、平板：二、平板：平板的概念：作为检验工件时的基准平面、划线时的基准平面和平面刮研时的研具铸铁平板用优质铸铁经时效处理和去磁后按严格的技术要求制成其精度分为其精度分为000000、、0000、、0 0、、1 1、、2 2、、3 3六个等级六个等级2、3级精度作为划线平板，其余精度的平板作为检验平板机床几何精度检验应当选用00、0级平板四、检验棒：用来检验主轴、套筒类零件的径向圆跳动、轴向窜动，也可用来检验直线度、平行度、同轴度、垂直度等误差1.带锥柄检验棒：由一个插入被检验的机床锥孔的锥柄和一个作为测量基准的圆柱体组成用淬火并经稳定性处理的钢制成，可镀硬铬 2.2.圆柱形检验棒：用于检验两顶尖间连线相对于机床其他部件圆柱形检验棒：用于检验两顶尖间连线相对于机床其他部件运动的平行度误差圆柱形检验棒一般由由无缝钢管制成，圆运动的平行度误差。

圆柱形检验棒一般由由无缝钢管制成，圆柱体部分淬火后经稳定性处理再精磨，并可镀硬铬提高其耐磨柱体部分淬火后经稳定性处理再精磨，并可镀硬铬提高其耐磨性 •五、垫铁：五、垫铁：•垫铁的概念：垫铁是为放置水平仪、读数显微镜垫铁的概念：垫铁是为放置水平仪、读数显微镜和指示器表座等测量工具而制作的与导轨形状和和指示器表座等测量工具而制作的与导轨形状和精度相适应的专用工具，其结构见，分矩形、山精度相适应的专用工具，其结构见，分矩形、山形、形、V V形材质为铸铁，长度有形材质为铸铁，长度有200mm200mm、、250mm250mm、、500mm500mm几种•六、检验桥板：六、检验桥板：•检验桥板是测量床身导轨平行度误差的一种主要检验桥板是测量床身导轨平行度误差的一种主要工具，常与水平仪配合使用针对不同形状的机工具，常与水平仪配合使用针对不同形状的机床导轨，应设计不同结构的检验桥板设计时检床导轨，应设计不同结构的检验桥板设计时检验桥板与导轨的接触面要小（线接触）才能有较验桥板与导轨的接触面要小（线接触）才能有较高的灵敏度高的灵敏度 垫铁形状垫铁形状•七、水平仪七、水平仪• 水平仪的定义：检查水平度误差的仪器•水平仪用于校正基准件（底座、床身、导轨、工作台等）安装的水平度、检验导轨在垂直面内的直线度误差、工作台面的平面度度误差以及零部件之间的平行度和垂直度误差。

•（一）（一）. .条式和框式水平仪：条式和框式水平仪：•规格以底工作面的长度表示，在普通机床几何精度检验中应选用刻度为0.02mm/m的水平仪•读数方法：•1）绝对读数法）绝对读数法 是按水泡的绝对位置来读数是按水泡的绝对位置来读数•水平仪在测量的起始位置时，只有气泡在中间时，才读作水平仪在测量的起始位置时，只有气泡在中间时，才读作““0 0””，偏向起始端时读作，偏向起始端时读作““- -””，偏离起始端时读作，偏离起始端时读作““+ +””•2 2）相对读数法）相对读数法 是按水泡的相对位置来读数是按水泡的相对位置来读数水平仪在测量的起始位置总是读作零，不管气泡水平仪在测量的起始位置总是读作零，不管气泡在中间位置或偏向一边然后依次移动水平仪垫在中间位置或偏向一边然后依次移动水平仪垫铁，记下每一位置的气泡与前一位置水泡移动的铁，记下每一位置的气泡与前一位置水泡移动的方向和刻度格数根据气泡移动方向与垫铁移动方向和刻度格数根据气泡移动方向与垫铁移动方向一致，读作方向一致，读作““+ +””，表示轨道向上倾斜；如方，表示轨道向上倾斜；如方向相反读作向相反读作““- -””。

•（二）（二）. .合像水平仪合像水平仪 是用来测量水平位置微小角是用来测量水平位置微小角度偏差的测量仪器实践中，常用来校正基准安度偏差的测量仪器实践中，常用来校正基准安装件的水平度，导轨或基准平面的直线度和平面装件的水平度，导轨或基准平面的直线度和平面度误差，以及零、部件之间的平行度误差度误差，以及零、部件之间的平行度误差•1)1)合象水平仪的结构原理合象水平仪的结构原理    它主要有三部分组成：由棱它主要有三部分组成：由棱镜镜5 5、放大镜、放大镜1414和水准管和水准管4 4组成的光学合象装置；由测微螺组成的光学合象装置；由测微螺杆杆1212、杠杆、杠杆1010、刻度盘、刻度盘1 1组成的精密测微机构；及具有平组成的精密测微机构；及具有平工作面和工作面和V V形工作面的基座形工作面的基座9 9•（三）电子水平仪（三）电子水平仪 是一种测量灵敏度和精度更是一种测量灵敏度和精度更高的微小倾角测量仪器，表头指针的指示值即为高的微小倾角测量仪器，表头指针的指示值即为角度变化值角度变化值 . .•八八. .光学平直仪光学平直仪 用于检验导轨在垂直平面内和水用于检验导轨在垂直平面内和水平面内的直线度误差，也可检查检验用的平板的平面内的直线度误差，也可检查检验用的平板的平面度误差。

其精度高，操作简便，是当前导轨平面度误差其精度高，操作简便，是当前导轨直线度误差测量仪器中较先进的一种直线度误差测量仪器中较先进的一种 •八、光学平直仪八、光学平直仪 用于检验导轨在垂直平面内和用于检验导轨在垂直平面内和水平面内的直线度误差，也可检查检验用的平板水平面内的直线度误差，也可检查检验用的平板的平面度误差其精度高，操作简便，是当前导的平面度误差其精度高，操作简便，是当前导轨直线度误差测量仪器中较先进的一种轨直线度误差测量仪器中较先进的一种 •第二节第二节 机床几何精度检验机床几何精度检验•目的任务目的任务 了解机床导轨的精度检验方法；了解机床导轨的精度检验方法；• 了解机床部件之间位置精度的检查方法了解机床部件之间位置精度的检查方法•重点难点重点难点 1 1、导轨直线度误差的检验方法；、导轨直线度误差的检验方法； • 2 2、导轨平行度误差的检验方法；、导轨平行度误差的检验方法；• 3 3、检验导轨垂直度各使用的方法；、检验导轨垂直度各使用的方法；• 4 4、部件移动相互间垂直度误差测量方法；、部件移动相互间垂直度误差测量方法；• 5 5、端面圆跳动的检验。

端面圆跳动的检验•机床几何精度检验，是指机床的最终工作精度，包括零、机床几何精度检验，是指机床的最终工作精度，包括零、部件的精度，也包括形位和相互之间的精度部件的精度，也包括形位和相互之间的精度•一、机床几何精度检验前的准备工作机床几何精度检验前的准备工作：•1 1、做好设备的安装和调平；、做好设备的安装和调平；•2 2、将机床空运转一段时间，使消除安装时的内应力将机床空运转一段时间，使消除安装时的内应力•二、机床导轨的精度检验方法：二、机床导轨的精度检验方法： •机床的运动精度直接取决于机床导轨的形状和位置精度，机床的运动精度直接取决于机床导轨的形状和位置精度，因此，导轨的精度就决定了机床的运动精度，检验导轨的因此，导轨的精度就决定了机床的运动精度，检验导轨的精度主要是检验导轨的直线度、扭曲度、平行度、垂直度精度主要是检验导轨的直线度、扭曲度、平行度、垂直度.•（一）（一）.导轨直线度误差的检验方法：包括垂直平导轨直线度误差的检验方法：包括垂直平面内的直线度和水平面内直线度误差两个方向面内的直线度和水平面内直线度误差两个方向检验方法如下：检验方法如下：•1 1、研点法、研点法 ( (在缺乏测量仪器下使用）在缺乏测量仪器下使用）•用精度相适应的平尺在涂有均匀红丹粉的导轨上拖研（短用精度相适应的平尺在涂有均匀红丹粉的导轨上拖研（短距离的往复移动），观察研点分布，若研点分布均匀，则距离的往复移动），观察研点分布，若研点分布均匀，则导轨直线度已达到要求。

精度越高，研点越密而均匀导轨直线度已达到要求精度越高，研点越密而均匀. .• 研点法常用于较短导轨的检测，因为平尺超过研点法常用于较短导轨的检测，因为平尺超过 2000mm 2000mm 时容易变形，制造困难，而且影响测量时容易变形，制造困难，而且影响测量 精度刮研短导轨时，导轨的直线度误差通常由平尺的精度来保证，研短导轨时，导轨的直线度误差通常由平尺的精度来保证，同时对单位同时对单位 面积内研点的密度也有一定的要求，面积内研点的密度也有一定的要求， 可根据可根据机床的精度要求和导轨在本机床所处机床的精度要求和导轨在本机床所处 地位的性质及重要地位的性质及重要程度，分别规定为每程度，分别规定为每 25mm25mm××25mm 25mm 内研点不少于内研点不少于 10-20 10-20 点（即点（即 每刮方内点子数）每刮方内点子数） •2 2、平尺拉表比较法：分测量垂直面内直线度误差、平尺拉表比较法：分测量垂直面内直线度误差和水平面内直线度误差两种和水平面内直线度误差两种 •3 3、水平仪检验法：用于检验导轨垂直面内的直线、水平仪检验法：用于检验导轨垂直面内的直线度误差度误差 •4 4、光学平直仪测量法：、光学平直仪测量法：将光学平直仪放置，测量导轨在水平面内直线度和垂直面内直线度误差。

注意：正、反两次测量，取平均数，用作图法求得导轨直线度误差•（二）、单导轨在垂直面内扭曲误差的检验方法：（二）、单导轨在垂直面内扭曲误差的检验方法：为保证与运动部件的良好配合，就要求导轨在垂直面内的扭曲误差达到要求，在导轨全长上水平仪读数的最大代数差值，就是导轨在垂直面内的扭曲误差•（三）、导轨平行度误差的检验方法导轨平行度误差的检验方法：•1 1、千分表拉表检验法：利用各种专用垫铁或桥板、千分表拉表检验法：利用各种专用垫铁或桥板结合千分表检验两导轨面之间的平行度误差，百结合千分表检验两导轨面之间的平行度误差，百分表读数最大的代数差就是两导轨面之间的平行分表读数最大的代数差就是两导轨面之间的平行度误差•2 2、千分尺测量法：测量时，在被测导轨全长的两、千分尺测量法：测量时，在被测导轨全长的两端和中间各选一个点用千分尺测量，三个读数中端和中间各选一个点用千分尺测量，三个读数中最大差值就是导轨的平行度误差最大差值就是导轨的平行度误差 •3 3、桥板水平仪检验法：是利用检验桥板和水平仪、桥板水平仪检验法：是利用检验桥板和水平仪测量导轨之间的平行度误差，其特点：只能用来测量导轨之间的平行度误差，其特点：只能用来检验两导轨在垂直面内的平行度误差，操作简便，检验两导轨在垂直面内的平行度误差，操作简便，测量精度高。

测量精度高•水平仪在每米行程或全程的读数的最大代数差值水平仪在每米行程或全程的读数的最大代数差值就是导轨的平行度误差就是导轨的平行度误差 •（四）（四）.导轨垂直度误差的检验方法：导轨垂直度误差的检验方法：•1 1、角尺拉表检验法：利用角尺、千分表结合检验、角尺拉表检验法：利用角尺、千分表结合检验垫铁来检验导轨表面之间的垂直度误差垫铁来检验导轨表面之间的垂直度误差•2 2、框式水平仪检验法：利用框式水平仪两边互成、框式水平仪检验法：利用框式水平仪两边互成直角的特点，检查导轨表面之间的垂直度误差直角的特点，检查导轨表面之间的垂直度误差•三、机床部件之间位置精度的检查方法：三、机床部件之间位置精度的检查方法：•（一）平行度的检查方法：（一）平行度的检查方法： •1 1、工作台面对工作台移动平行度误差的测量：千、工作台面对工作台移动平行度误差的测量：千分表固定住床身上，其测头触及工作台面，移动分表固定住床身上，其测头触及工作台面，移动工作台，千分表读数的最大代数差就是台面对工工作台，千分表读数的最大代数差就是台面对工作台移动的平行度误差作台移动的平行度误差•2 2、工作台中央、工作台中央T T形槽对工作台移动平行度误差的形槽对工作台移动平行度误差的测量测量. .•3.3.部件移动相互平行度误差的测量：此项测量，部件移动相互平行度误差的测量：此项测量，一般需要借助第三面作为测量基准。

一般需要借助第三面作为测量基准•4.4.主轴对床鞍主轴对床鞍( (工作台工作台) )移动平行度误差的测量：移动平行度误差的测量： •主轴锥孔中插入带锥柄的检验棒，用检验棒的母主轴锥孔中插入带锥柄的检验棒，用检验棒的母线来体现主轴的轴线，将千分表固定在床鞍上，线来体现主轴的轴线，将千分表固定在床鞍上，其测头触及检验棒的母线或侧母线，然后，移动其测头触及检验棒的母线或侧母线，然后，移动床鞍进行测量，千分表读数的最大代数差，就是床鞍进行测量，千分表读数的最大代数差，就是主轴轴线对床鞍移动的平行度误差主轴轴线对床鞍移动的平行度误差•5.5.主轴轴线对工作台面平行度误差的测量主轴轴线对工作台面平行度误差的测量•6.6.轴线对轴线平行度误差的测量轴线对轴线平行度误差的测量•7.7.传动丝杠对导轨平行度误差的测量传动丝杠对导轨平行度误差的测量•（二）垂直度的检验方法（二）垂直度的检验方法 •1.1.部件移动相互间垂直度误差测量方法：部件移动相互间垂直度误差测量方法：•机床部件可能包含三个相互垂直的方向移动，即机床部件可能包含三个相互垂直的方向移动，即垂直方向、纵向和横向的移动为了测量卧式铣垂直方向、纵向和横向的移动。

为了测量卧式铣镗床工作台面纵向与横向移动之间的垂直度误差镗床工作台面纵向与横向移动之间的垂直度误差•2.2.主轴对工作台面移动和中央主轴对工作台面移动和中央T T形槽垂直度误差的形槽垂直度误差的测量测量 •3.3.主轴对工作台面垂直度误差的测量主轴对工作台面垂直度误差的测量 •主轴上固定二千分表，工作台上放检验棒，测头主轴上固定二千分表，工作台上放检验棒，测头触及检验棒，旋转主轴在相互垂直的两个方向测触及检验棒，旋转主轴在相互垂直的两个方向测量，量，a a、、b b，，c c、、d d间的差值即主轴对工作台面在两间的差值即主轴对工作台面在两个方向上的垂直度误差个方向上的垂直度误差 •4.4.主轴套筒轴向对工作台面垂直度误差的测量主轴套筒轴向对工作台面垂直度误差的测量•如图所示为测量摇臂钻床主轴套筒轴向对工作台如图所示为测量摇臂钻床主轴套筒轴向对工作台底座表面的垂直度误差底座表面的垂直度误差•5.5.进给方向对主轴轴线垂直度误差的测量进给方向对主轴轴线垂直度误差的测量•（三）（三）. .同轴度的检验方法同轴度的检验方法 •如果空间位置允许，同轴度误差都可以用回转校如果空间位置允许，同轴度误差都可以用回转校表法进行测量；如果空间位置不允许，可用其他表法进行测量；如果空间位置不允许，可用其他测量方法代替测量方法代替 . .•1 1、回转校表法：、回转校表法：•图图所示为测量转塔车床主轴轴线对回转头工具孔所示为测量转塔车床主轴轴线对回转头工具孔轴线的同轴度误差。

千分表固定在主辖上，回转轴线的同轴度误差千分表固定在主辖上，回转头工具孔中紧密插入检验棒，千分表测头触及检头工具孔中紧密插入检验棒，千分表测头触及检验棒；将主轴回转验棒；将主轴回转180180°°，千分表读数的最大差值，千分表读数的最大差值就是主轴轴线对回转头工具孔轴线的同轴度误差就是主轴轴线对回转头工具孔轴线的同轴度误差 •2. 2. 套检查法：套检查法：•四、机床主轴旋转精度的检验方法：四、机床主轴旋转精度的检验方法：•机床主轴旋转精度包括：主轴的径向圆跳动、周机床主轴旋转精度包括：主轴的径向圆跳动、周期性轴向窜动和端面圆跳动期性轴向窜动和端面圆跳动•1 1、径向圆跳动的检验、径向圆跳动的检验 •1).主轴外定心轴颈的径向圆跳动误差主轴外定心轴颈的径向圆跳动误差•千分表固定在固定部件上，测头触及轴颈，缓慢千分表固定在固定部件上，测头触及轴颈，缓慢旋转主轴，千分表读数的最大代数差就是主轴外旋转主轴，千分表读数的最大代数差就是主轴外定心轴颈的径向圆跳动误差定心轴颈的径向圆跳动误差•2).2).主轴锥孔轴线径向圆跳动的检验主轴锥孔轴线径向圆跳动的检验 •2.2.周期性轴向窜動的检验周期性轴向窜動的检验•3.3.端面圆跳动的检验端面圆跳动的检验 •检验端面圆跳动时，应加一个轻微的轴向力检验端面圆跳动时，应加一个轻微的轴向力F F，其，其大小由机床精度标准来决定。

千分表测头垂直触大小由机床精度标准来决定千分表测头垂直触及距中心一定距离的端面上测量半径上几个等分及距中心一定距离的端面上测量半径上几个等分的点，端面缓转两圈，千分表读数的最大代数差的点，端面缓转两圈，千分表读数的最大代数差就是端面圆跳动的误差就是端面圆跳动的误差。