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5軸數(shù)控機床的精度檢測方法研究

2020-12-18 來源：臺州科技職業(yè)學院作者：黃靖雨涂瑞祥

摘要：本文介紹了 5 軸數(shù)控機床的精度檢測，尤其是 2 個旋轉軸的重復定位精度、空間幾何關系，以及 5 軸聯(lián)動性能的檢測方法。

關鍵詞：5軸；數(shù)控機床；精度檢測

1、引言

對于3軸機床的精度檢測，已經(jīng)形成了一整套完備和規(guī)范的操作流程和檢驗標準。而對于 5 軸機床的檢測，尤其是 2 個旋轉軸的重復定位精度、空間幾何關系，以及 5 軸的聯(lián)動性能檢測目前還沒有一定之規(guī)，相關資料也比較缺乏。

本文以我校配備海德漢 640 系統(tǒng)的 GTX-620 型 5 軸數(shù)控機床（包括 X、Y、Z、B、C 共 5 軸，且 B 軸、C 軸為雙轉臺結構）為實踐對象，介紹了 5軸數(shù)控機床的精度檢測方法。

5軸銑床精度檢測，首先，要對主軸和三個直線軸進行重復定位精度的檢測；其次，是針對兩個旋轉軸的檢測；最后，對 5 軸聯(lián)動性能進行檢測。其中，主軸和三個直線軸的檢測方法和三軸銑床一樣，所以這里不做敘述。

2、旋轉軸和5軸聯(lián)動性能的檢測

5軸銑床的檢測，重點是兩個旋轉軸的精度。

旋轉軸的精度包括兩個方面：一方面是旋轉軸運動的精度，主要要檢測每個旋轉軸的重復定位精度；另一方面是兩個旋轉軸相互之間的關系，主要檢測兩個旋轉軸軸線和主軸軸線之間空間幾何關系是否正確。

2.1 測定兩個旋轉軸和主軸之間的空間幾何關系

圖 1 為海德漢 640 系統(tǒng)的 GTX-620 型 5 軸數(shù)控機床的雙轉臺結構的示意圖，在圖中標出了兩個旋轉軸的軸線，這兩根軸線應該如圖中那樣相交于一點。如果這兩個旋轉軸的軸線不相交，則要測定出兩個軸線的偏心距離。

圖 1 雙轉臺結構示意圖

圖 2 雙轉臺軸線偏心量測定

測定方法如下：先將 C 軸轉臺校正，使 C 軸轉臺平行于 XY 平面（方法略）；再如圖 2 所示，分別旋轉 B 軸 +90°和 -90°，測量兩個方位下B 軸轉臺側面最高點的高度差。如果高差為零，則雙轉臺的空間幾何關系符合理想情況，如果高差不為零，則 B、C 軸的偏心量為此高差的二分之一。

2.2 5軸聯(lián)動性能的檢測

5軸聯(lián)動性能的檢測，是通過加工一些標準形狀，如：直線、平面、球形等，再測量加工出形狀的誤差來檢測的。

先加工一條直線，初步判斷5軸空間幾何關系測定的正確性，同時檢測數(shù)控系統(tǒng)的補償功能是否生效。這是一維形狀的檢測，是最基本的要求，在此基礎上才能做下面的檢測。

再加工一組平面，檢測 5 軸空間幾何關系測定的準確性，同時檢測數(shù)控系統(tǒng)的補償功能是否設定正確。

這是二維形狀的檢測，比一維形狀的檢測的要求高一等級，如果檢測合格，說明 5 軸空間幾何關系的測定基本準確，同時數(shù)控系統(tǒng)基本滿足5 軸加工的要求。

最后，加工球形，進一步檢測 5 軸空間幾何關系測定的準確性，同時檢測數(shù)控系統(tǒng)的補償功能是否在三維空間做出了正確的運動補償。這是三維形狀的檢測，也是最高等級的要求。

如果滿足了三維形狀加工的要求，就可以說這臺 5 軸銑床完全合格，可以勝任生產(chǎn)加工任務了。

圖 3 5 軸聯(lián)動性能檢測

3 、總結

本文以 GTX-620 型 5 軸數(shù)控機床為例，介紹了 5 軸數(shù)控機床的精度檢測方法。對于工廠、學校驗收或定期檢查、調整機床精度，具有一定的參考價值。

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