數(shù)控機(jī)床的加工精度由數(shù)控系統(tǒng)的控制精度和機(jī)床的機(jī)械精度共同組成。數(shù)控系統(tǒng)的精度高低、伺服控制的方法是否調(diào)整到最優(yōu)直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度，而機(jī)床的機(jī)械本體精度同樣也會制約數(shù)控機(jī)床的加工精度，影響高精度數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)高精度控制。航空大型結(jié)構(gòu)件的加工大部分采用五坐標(biāo)加工中心，針對此類特點制定相應(yīng)的精度檢測計劃，將精度做好統(tǒng)計和分析，并結(jié)合TPM（全員生產(chǎn)保全）設(shè)備管理的思路，做好精度控制，保證加工質(zhì)量。

　　機(jī)床常用精度檢查介紹

　　1 數(shù)控機(jī)床常見精度檢測內(nèi)容

　　（1）幾何精度包括直線度、垂直度、平面度、俯仰與扭擺和平行度等。傳統(tǒng)方法采用大理石或金屬平尺、角規(guī)、百分表、水平儀、準(zhǔn)直儀等工具，由人工操作，手工記錄數(shù)據(jù)與計算，精度低，多用于小型機(jī)床。

　　（2）位置精度包括定位精度、重復(fù)定位精度和微量位移精度等。

　　（3）工作精度是在切削加工條件下對機(jī)床幾何精度和定位精度的一項綜合檢查，一般分為單項加工精度檢查和加工一件試件綜合性檢查。

　　2 數(shù)控機(jī)床精度檢測常規(guī)檢測手段

　　（1）常規(guī)檢測手段，運用方規(guī)、直尺、百分表、千分表等進(jìn)行精度檢測，它們只適合進(jìn)行單一精度指標(biāo)的分散測量，且檢測精度不夠高。

　　（2）數(shù)控系統(tǒng)伺服硬件、檢測軟件的檢測手段，運用數(shù)控系統(tǒng)自身的伺服硬件加檢測軟件進(jìn)行精度檢測，檢測精度高且可對二軸插補(bǔ)軌跡進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果反映了伺服精度，但它不能對機(jī)械精度進(jìn)行檢測。

　　（3）球桿儀、激光干涉儀檢測手段，運用球桿儀、激光干涉儀進(jìn)行精度檢測，精確度高，且可對二軸插補(bǔ)軌跡進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果反映了伺服、機(jī)械的總體精度。能夠?qū)λ欧取C(jī)械精度綜合進(jìn)行檢測，且檢測結(jié)果的精度指標(biāo)表述直觀、定位正確，是目前比較理想的檢測手段。

　　精度檢查及調(diào)整

　　針對飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件加工的精度要求，根據(jù)機(jī)床特性及使用年限，制定相關(guān)的檢查項目，如果機(jī)床有出現(xiàn)嚴(yán)重報警及機(jī)械調(diào)整，根據(jù)對應(yīng)的精度變化進(jìn)行相關(guān)項目檢查。按照計劃進(jìn)行的檢查方式分為以下3種。

　　1 日精度檢查

　　每天由操作人員進(jìn)行機(jī)床精度日檢查，主要檢查項目為位置精度，包含有：重復(fù)定位精度，機(jī)床加工原點精度，主要是通過激光探頭對機(jī)床原點進(jìn)行找正。日檢查的精度可以通過坐標(biāo)補(bǔ)償進(jìn)行調(diào)整，有利于保證加工零件位置，確保零件質(zhì)量。

　　2 月精度檢查及調(diào)整

　　月檢查的項目由維修人員進(jìn)行，安排相應(yīng)的時間對于機(jī)床幾何精度進(jìn)行檢查。對應(yīng)的檢查項目設(shè)定相應(yīng)的允許誤差，對超過誤差的項目進(jìn)行機(jī)械或參數(shù)調(diào)整。月精度檢查主要是針對機(jī)床對于零件或重大關(guān)注項進(jìn)行的，檢測項目不多，而且操作簡單，檢測時間為1h左右，能達(dá)到設(shè)備部門實時了解設(shè)備動態(tài)的目的。

　　月檢查主要檢查項目包含有：主軸與Z軸平行度檢查；主軸徑向跳動（近端與遠(yuǎn)端）；主軸軸向跳動；主軸與C軸同軸度；C軸零點定位精度；A軸-90°時與Y軸平行度；臥加工作臺旋轉(zhuǎn)中心偏差；主軸夾緊力檢測等。下面介紹幾個主要的檢測項目與調(diào)整方向。

　　（1） 主軸與Z軸平行度檢測。

　　如圖1所示，擺角歸零，將芯棒裝入主軸，百分表表座吸附在工作臺上，百分表表針指向X軸正向，移動機(jī)床，使芯棒壓到百分表上，移動Y軸，找到芯棒最高點，使機(jī)床向Z正向移動，直到百分表表針移動到芯棒遠(yuǎn)端，讀取表針變化量，記錄X向誤差，壓表記為正值，松表記為負(fù)值。在航空結(jié)構(gòu)件加工精度要求下，要求機(jī)床誤差允許范圍為0.02~300mm。如果檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差，可通過參數(shù)補(bǔ)償A擺的零點，使達(dá)到精度要求。

　　（2） 主軸徑向跳動精度檢測。

　　如圖2、圖3所示擺角歸零，將芯棒裝入主軸，百分表表座吸附在工作臺上，百分表表針指向X 軸正向，移動機(jī)床，使芯棒壓到百分表上，移動Y軸，找到芯棒最高點，緩慢移動Z軸使百分表移動到芯棒靠近主軸近端（遠(yuǎn)端），移動中注意觀察，用手轉(zhuǎn)動芯棒，讀取百分表變化值，并記錄。要求精度標(biāo)準(zhǔn)為近端跳動小于0.02mm，遠(yuǎn)端跳動小于0.04mm。如果檢測出現(xiàn)較大偏差，檢查主軸軸承是否損壞，或軸承精度有所下降，重新固定或更換新軸承。

　　（3） 主軸軸向跳動。

　　如圖4所示，擺角歸零，將芯棒裝入主軸，百分表表座吸附在工作臺上，百分表表針指向Z軸正向，移動機(jī)床，使芯棒端面中心壓到百分表上，用手轉(zhuǎn)動芯棒，讀取百分表變化值，并記錄。精度要求跳動小于0.02mm。如果偏差過大，根據(jù)結(jié)果判斷更換主軸軸承。

　　（4） 主軸與C軸同軸度。

　　主要針對擁有A擺和C擺的五坐標(biāo)機(jī)床。如圖5所示，擺角歸零，將芯棒裝入主軸，百分表表座吸附在工作臺上，百分表表針指向X軸正向，移動機(jī)床，使芯棒壓到百分表上，移動Y軸，找到芯棒最高點，緩慢移動Z軸使百分表移動到距離主軸端面200mm附近，編寫程序，激活“TRAORI”功能，全行程內(nèi)運行C軸，記錄百分表變化值。允許誤差在0.05mm以內(nèi)。如果同軸度出現(xiàn)較大偏差，可以通過機(jī)床參數(shù)補(bǔ)償或調(diào)整C軸安裝配合面的位置。

　　（5） 電主軸夾緊力檢測。

　　電主軸夾緊力檢測是非常必要的一種檢測手段，主要采用專用的測力計進(jìn)行。目前主要針對2種規(guī)格的電主軸進(jìn)行檢查，一種刀具型號為HSK63系列的機(jī)床，夾緊力規(guī)定在14.4~23.4kN之間，另一種刀具型號為HSK100系列機(jī)床，夾緊力規(guī)定在36~58.5kN之間。電主軸的夾緊力對于零件加工以及制造安全都起到了很大的保護(hù)作用。如果夾緊力相差過大，檢查主軸刀爪位置是否松動，液壓壓力是否正常，刀具拉釘是否正常。

　　3 年檢查

　　年度精度檢查包含在機(jī)床的年保養(yǎng)內(nèi)容內(nèi)，是對機(jī)床精度進(jìn)行的全面的檢查，包括幾何精度、位置精度及工作精度。內(nèi)容包含了月檢查的內(nèi)容，還添加了項目，如各坐標(biāo)軸垂直度檢查、各坐標(biāo)軸重復(fù)定位精度、RTCP(機(jī)床動態(tài)精度檢查)等，主要運用工具有芯棒、球頭刀具、大理石方尺等進(jìn)行精度檢測與記錄。對于五坐標(biāo)加工機(jī)床，主要是對于RTCP的精度檢查，圖中上方為球頭檢測工具，固定千分表的夾具為自主設(shè)計檢測工具，通過五坐標(biāo)聯(lián)動的方式進(jìn)行模擬機(jī)床五坐標(biāo)加工狀態(tài)，檢查機(jī)床動態(tài)精度，讀取千分表的值，要求精度在0.05mm以內(nèi)。

　　精度檢查分析與管理

　　根據(jù)日檢查的記錄與月檢查的記錄，可以對機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行分析，了解機(jī)床的實時精度動態(tài)。例如圖6所示，為某機(jī)床2010年精度檢查的月記錄，由圖中可以看出除了C軸同軸度檢測的精度有所變化外，其他精度均較為穩(wěn)定，且在誤差范圍內(nèi)。而且自7月份誤差達(dá)到最高值，后面誤差處于平穩(wěn)狀態(tài)，但是精度誤差較大。經(jīng)過查證為6月底有操作人員因為誤操作導(dǎo)致機(jī)床主軸撞到工裝，導(dǎo)致Z軸與主軸平行度精度損失，經(jīng)過參數(shù)補(bǔ)償校正調(diào)整后，精度恢復(fù)到可以運行狀態(tài)，但是機(jī)械精度已經(jīng)喪失，只能按照現(xiàn)有精度加工零件。因此可以建議機(jī)床進(jìn)行某些零件的粗加工程序，以免精加工時影響零件的精度。

　　也可以通過年精度檢查記錄分析相關(guān)信息，獲得機(jī)床自交付以來到機(jī)床報廢或改造的時間內(nèi)精度變化情況，找到機(jī)床的加工穩(wěn)定時間區(qū)域，可以合理地調(diào)節(jié)加工任務(wù)及保養(yǎng)時間，結(jié)合TPM的開展，做好機(jī)床的一生管理。通過對精度的分析，合理地運用機(jī)床進(jìn)行各零件加工的工藝分配，根據(jù)不同的精度誤差等級以及特有的精度偏差，確定機(jī)床是否適合精加工或大功率切屑，最大限度地保證高精度零件的正常加工。

　　結(jié)束語

　　精度檢查一直被我國學(xué)者所忽略，但是機(jī)床精度的檢查與管理是至關(guān)重要的。機(jī)床精度的檢查需要按照計劃按照周期進(jìn)行實施，通過檢測精度的記錄結(jié)果分析并了解機(jī)床實時精度狀態(tài)。通過合理的調(diào)配及管理使機(jī)床加工出更合適的零件，可以提高機(jī)床加工零件的合格率，也可以更好地延長機(jī)床壽命。結(jié)合TPM（全員生產(chǎn)保全）的實施，將精度檢測與管理融入其中，實時地展現(xiàn)了機(jī)床精度狀態(tài)及加工注意事項，為機(jī)床的預(yù)防性維修做好了鋪墊。