1 引言

      隨著（zhe）現代機械加工技術的快速發展，數控機床已越來越顯示其優越的性（xìng）能。尤其是五軸加工中心的應用，大大提高了（le）機（jī）床的加（jiā）工效率。數控機床上加（jiā）工的（de）每一個工件加工質量很大程度上都依賴於數控機床自身性能及精度，因此在加工精度（dù）較高的（de）工件之前，有必要對機床的精度（dù）進（jìn）行檢測（cè）與校驗[1-2]，以確保工件的加（jiā）工質量。

      2 五軸加工中心精度檢測的必要性

       近（jìn）年（nián）來，高（gāo）速鐵路保持著（zhe）較快速度的發展，高速動車組的需求量也較大，公司先後從歐洲引進了十多台大型五軸龍門加工中心（xīn），以保證高速動車組車體（tǐ）、側牆、車頂、底架（jià）、端牆等大部件的批量化加工，這些加工設備大（dà）多為工（gōng）作台長為60M 的大型（xíng）五軸龍門加工（gōng）中心，其結構性能複雜，價格昂貴，技術先進（jìn），采用雙工位加工，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（yǔ）精度（dù）診斷（duàn）的（de）問題較為突出，曾出現過由於機床A 軸軸偏致使加工後（hòu）的大部件過切（qiē）而報廢的情況，造成較大的經濟損失，因此非常有必要在加工前對機床（chuáng）的（de）精（jīng）度（dù）進行檢測，以確保機床各軸位置精度。一般而（ér）言，大型（xíng）數（shù）控加工（gōng）中心都是解體以後發運給用戶（hù）安裝，在現場調試後（hòu）符合其技術指標（biāo），通過DIN-NAS 試件（jiàn）測量標準以後方可認為該（gāi）機床達到加工精度要求。之前，公司在批（pī）量化加工過程中隻對機床進行了日常的維（wéi）護保養，未注意到機床的位置精度檢測（cè），出現A 軸軸偏以後（hòu）才將機床（chuáng）位置精度檢測納入日常檢測範圍之內，規定投（tóu）入生產的加工中心在使用（yòng）一定周期以後必須進行一次位（wèi）置精度的檢測，確保機床位置精度可靠，避（bì）免因機床定位精度問題（tí）而導（dǎo）致加工出不合格品。

      3 五軸（zhóu）加工中心在機精度的檢驗

      數控機床常見精度要求包括機床的幾何精度及位置精度[3-5]，著重研究位置精度的檢測方法（fǎ）。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（wèi）置（zhì）與指令位置（zhì）的一致性。定位精度的（de）差距是檢測設備伺服係統、檢測（cè）係統及移動部件（jiàn）（如導軌、絲杠（gàng）集合誤差）的綜合（hé）反映，其數值可判斷設（shè）備本身的精度。重（chóng）複定（dìng）位精度是指（zhǐ）條件相同（tóng）進行若幹次操（cāo）作所得到精度的一致程度。受伺（sì）服係統（tǒng）特性（xìng）、傳動鏈變形、剛性變化以及摩擦（cā）引起的熱變形等原因的影響，數控機床的重複定位精度直接影響工件的（de）加（jiā）工精度及一（yī）致性（xìng），因而是檢驗機床精度的兩個重要指標。

      位（wèi）置精度傳統采（cǎi）用金屬線紋尺或（huò）步距規、電子測微計、準直儀（yí）等方法進行檢測[5]。

      對精度要求較（jiào）高的大（dà）型數控加工（gōng）中心來（lái）說，均采用較（jiào）高精度的激光幹涉儀、球杆儀[6]。

     在國（guó）際標準中，激（jī）光幹（gàn）涉儀是唯一（yī）公認的進行數（shù）控機床精度鑒定的儀器，可對機（jī）床的幾何精度進行（háng）高精度（dù）的檢測。

      4 五軸加工中心在機檢測與校驗方法

      在完（wán）成機床的安裝調試以後，通常從以下幾（jǐ）個方麵對加工中（zhōng）心進行精度檢測，包括（kuò）：工作台精度、主軸精度、各坐標運動的直線（xiàn）度、垂（chuí）直度精度及線性軸線位置定位精度。影響數控機（jī）床（chuáng）的定位精度的因素是多方麵的，機床導軌直線度誤差（chà）是導致定位精度偏差的最主要因素[7]，這（zhè）就要求我們根據實際（jì）使用情況以及具體生產環境（jìng）進行綜合分析（xī），以便從根本上保證數控機床定位精度的實現，從（cóng）而使數控機床在企業生（shēng）產過程中發揮應有（yǒu）的（de）作用。

      現在的數控機床的誤差參數檢測方法，主要分兩大類：（1）單（dān）項誤差參數直接（jiē）測量法（fǎ）；（2）綜合（hé）誤差測量（liàng）參數辨識法[8]。傳統的檢測方法效（xiào）率低，精度不高，而且需要各種儀器設備，難以實現自動測量。在此討論一種五軸加工中（zhōng）心精度在機檢測與校驗的快速方法，以（yǐ）提高機床精度的檢測（cè）效（xiào）率。

      如圖1、表1 所示，利用雷尼紹（shào）測量（liàng）係統的高精度特點，選（xuǎn）用的是RMP60 雷尼紹（shào）接觸式探頭，該無線測（cè）量探頭（tóu）帶有遠程信號傳輸在2.4GHZ 的頻率下工作對工件進行測量。在測量中隻須（xū）很低的接觸力和很（hěn）小的行程，便能獲（huò）得很高的精度。在機床（chuáng）工作台導（dǎo）軌上安（ān）裝標準塊，通過高精度（dù）的（de）測量係統對標準塊按照圖表1所示的測量（liàng）位置分（fèn）別進行測量，測量的（de）各軸精度測量值存儲在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（chéng）序中設定）進（jìn）行比較（jiào），比較出來的值通過邏輯關係判斷，可通過西（xī）門子高級編程顯示功能（néng）MSG（“”）將所測（cè）結（jié）果顯示在操作顯示屏（píng）上，操作（zuò）者隻需在加工之前運行在機檢測與校驗程序即可，從而確定機床定位精度是否在工藝要求的公差範圍之內。

      通過運用上述方法，操作者（zhě）隻需按照預定程序運行，查看（kàn）屏幕顯（xiǎn）示的結果是否“OK”即可，簡單易懂，在十幾分鍾內就（jiù）能完成五軸加（jiā）工中心（xīn）定位精度、重複定位精度的精（jīng）確檢測，給工件加工之前提供加（jiā）工（gōng）精度的安全保障，便於加工過程的執（zhí）行與（yǔ）機床的管理。 

      利用雷（léi）尼紹測量及840D 係統編程（chéng）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（zuò）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（yī）次對其餘各軸的定位精（jīng）度及（jí）重複定位精度（dù）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（cè）結果說明

      因（yīn）此，當加工一件公差要求比較嚴（yán）格的工件時，使用雷尼紹球杆儀測量標準塊，能夠很高精度的獲得（dé）機床的定位精度及重（chóng）複定位精度，從而（ér）決定機床是否可以正常加工工件，此種方法隻需操作者（zhě）運行預定程序即可，操（cāo）作簡單，檢測效率高，檢（jiǎn）測結果直接顯示在屏（píng）幕上，直觀易懂，能夠有效的避免非常昂貴的加工件變（biàn）為廢（fèi）品的風險，當檢測結果顯（xiǎn）示為“NOT OK”時，操作者隻需通知工程技術人員解決相關問題即可（kě）。同時標準檢測塊製造費（fèi）用（yòng）低，安裝方便，該方法可為同行業提供較好的（de）參考。