1 引言

      隨著現代機械加工技術的快速發展，數控機（jī）床已越（yuè）來越顯示（shì）其優越的性能。尤其是五軸加工中心的應用，大大提高了機床的加工（gōng）效率。數控機床上加工的每（měi）一個工件加工質量很大程度上（shàng）都依賴於（yú）數控機床自身性能及精度，因此在加工精度較高的工件之前，有必要對機床（chuáng）的精度（dù）進行檢測與（yǔ）校驗[1-2]，以確保工件的加工質量。

      2 五軸加工中心精度檢測的必要（yào）性

       近年來，高速鐵路保持著較快速度的發展，高速（sù）動車組的需求量也（yě）較大，公司先後從歐洲引進（jìn）了十多台大型五軸（zhóu）龍門加工中心，以保證高速動車組車體、側牆、車頂、底架、端牆等大部件的批量化加工，這些加工設備大（dà）多為工（gōng）作台長（zhǎng）為60M 的大型五軸龍門（mén）加工中心，其結構性能複雜，價格昂（áng）貴（guì），技術先進，采用雙工位（wèi）加工，生產效率高。其檢測、維護保養的項目也較多，機床的可靠性與精度（dù）診斷的問題較為突出，曾出現過由（yóu）於機（jī）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（cǐ）非常有必要在加工前對機床的精度進行檢測，以確保機（jī）床各（gè）軸位置精度。一般而言，大型數控（kòng）加工中心都是解體以後（hòu）發運給用戶安裝，在現場調試後符合其技術指標，通過（guò）DIN-NAS 試件測量標準（zhǔn）以後方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（bǎo）養，未注意到機床（chuáng）的位置精度（dù）檢測，出現A 軸軸偏以後才將機床位置精度檢（jiǎn）測（cè）納入日（rì）常檢測範圍之（zhī）內，規定投入生產的加工（gōng）中（zhōng）心（xīn）在使用一定（dìng）周期以後必須進行一次（cì）位置精度的檢測，確保機床位置精度可靠，避免（miǎn）因機床定位精度問題而導致加工出不合（hé）格品。

      3 五軸加（jiā）工中（zhōng）心在（zài）機精度的檢驗

      數控機床常見精度要求包括機床的幾何精度及位置精（jīng）度[3-5]，著重研究位置精度的檢測方法。數控機床的位置精度包括定位精度、重複定位精度等。定位精度是指實際位置與指令位置的一致性。定位精（jīng）度的差距是（shì）檢測（cè）設備伺服係統、檢測係統及（jí）移動（dòng）部件（如導軌、絲杠集合誤差）的綜合反（fǎn）映，其數值可判斷設備本身的精度。重複定位精度是指條件（jiàn）相同（tóng）進（jìn）行若幹次操作所（suǒ）得到精度的（de）一致程度。受伺（sì）服係統特性、傳動鏈變形、剛（gāng）性變化以及（jí）摩擦引起的熱變形（xíng）等原因的影響，數控（kòng）機床的重複定位精度直接影響工件的（de）加工精度及一致性，因（yīn）而是檢（jiǎn）驗機床精度（dù）的兩個重要（yào）指標。

      位置精度傳統采用金屬線紋尺或步距規、電子測微計、準直儀等方法進行檢測[5]。

      對精度要求較高的大型（xíng）數控加工中心來說，均（jun1）采用較高精（jīng）度的激（jī）光幹涉儀、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機床精度鑒定的儀器，可對機床的幾何精度（dù）進行高精度的檢測。

      4 五軸加（jiā）工中心在機檢測與（yǔ）校驗方法（fǎ）

      在完成機床的安裝調試（shì）以後，通（tōng）常從以下幾個方麵對加（jiā）工中心進行精度檢測，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（dù）及線性軸線位置定位精度。影響數控（kòng）機床的定位精度的因（yīn）素是多方麵的，機床導軌直線度誤差是（shì）導致定位精度偏差（chà）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（de）實現，從而（ér）使數控機床在企業生產過程中發揮應有的作用。

      現在的數控機床（chuáng）的（de）誤差（chà）參數（shù）檢測方法，主（zhǔ）要分兩大類：（1）單（dān）項誤差參數直接測量法；（2）綜合誤差測量參數辨識法[8]。傳（chuán）統的檢測方法效（xiào）率低，精度不高，而且（qiě）需要各種儀（yí）器設備（bèi），難以（yǐ）實現自（zì）動測量。在此討論一種五軸加工中心（xīn）精度在機檢（jiǎn）測與校驗的快速方法，以提高機床精（jīng）度的檢測效（xiào）率。

      如圖1、表（biǎo）1 所示，利用（yòng）雷尼紹測量係統的高精度特點，選用的是RMP60 雷尼（ní）紹接觸式探頭（tóu），該無線測量（liàng）探頭帶有遠程信號傳輸（shū）在2.4GHZ 的頻率下工作對工件進（jìn）行測量。在測量（liàng）中隻須很低的接觸力（lì）和很小的行程，便（biàn）能獲得（dé）很高的精度（dù）。在機床工作台導軌上安裝標準塊，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（wèi）置分（fèn）別進（jìn）行測（cè）量，測量的各軸精度測量值存（cún）儲在R參數中，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（de）值通過邏輯關係判斷，可（kě）通過西門子高級編程顯示功能MSG（“”）將（jiāng）所（suǒ）測結（jié）果顯示在操作顯示屏上（shàng），操作（zuò）者隻需在加工之（zhī）前運行在機檢（jiǎn）測與（yǔ）校驗程序即可，從而確定機（jī）床定位精度是否在工藝要求的（de）公差範圍之內。

      通過運用（yòng）上述（shù）方法，操作者隻需按照預定程序（xù）運（yùn）行，查看屏幕顯（xiǎn）示的結果是否“OK”即可，簡單易懂（dǒng），在十幾分鍾內就能完成五軸加工中心定位精度、重複（fù）定位精度的精確檢測，給工件加工之前提（tí）供（gòng）加工精度的安全保障，便於加工過（guò）程的執（zhí）行與機床的管理。 

      利（lì）用雷尼紹測（cè）量及840D 係（xì）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（dù）------------------

      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（biān）程坐標（biāo）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（yī）次對其（qí）餘各軸的定（dìng）位精度及重複定位精度進行測（cè）量（liàng））

      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（""）

      ……

      ；（依次對其（qí）餘軸的定位精度及重複定位精度進行判斷）

      M17

      5 檢測結果（guǒ）說明（míng）

      因此，當加工一（yī）件公差要求比較嚴格的工（gōng）件時，使用雷尼紹球杆儀測（cè）量標準塊，能夠很高（gāo）精度的獲得機床的定位精度及重複定（dìng）位精（jīng）度，從而（ér）決定機床是否可以正常（cháng）加工工件，此（cǐ）種方法隻需操作者運行預定程序即可，操作簡單，檢測效率高，檢測（cè）結果直接顯示在屏幕上，直觀易懂，能夠有效的避免非常（cháng）昂貴的加工件變為廢品的風險（xiǎn），當檢測結果顯（xiǎn）示為（wéi）“NOT OK”時，操作者隻需通知工程技（jì）術人員解決相關問題即（jí）可。同（tóng）時標（biāo）準檢測塊製造費用低，安裝方便，該方法可為同行業提供（gòng）較好的參考。