1 引言

      隨著現代機（jī）械（xiè）加工技（jì）術的快速（sù）發展，數控（kòng）機床已越來越顯示其優越的性能。尤其是五軸加工中心的應用，大（dà）大提高了機床（chuáng）的加（jiā）工效率。數控機床上加工的每（měi）一個工件（jiàn）加工質量很大程度上都依賴於數控機床自身性能（néng）及精度，因此在（zài）加工精度較高的工件之（zhī）前，有必要對機（jī）床的精度進行檢測與（yǔ）校驗（yàn）[1-2]，以確保工件的加（jiā）工（gōng）質量。

      2 五軸加工（gōng）中心精度檢測的必要性

       近年來，高速鐵路保持著較快速（sù）度的發展，高速動車組的需求（qiú）量也較大，公（gōng）司先後從歐（ōu）洲引進了十多台大型五軸龍門（mén）加工中心，以（yǐ）保證高（gāo）速動車組車體（tǐ）、側牆、車頂（dǐng）、底（dǐ）架、端牆等大部件的批量化加工，這些加工設備（bèi）大多為工作台長為60M 的大型五軸龍門加工中（zhōng）心，其結構性能複雜，價格昂貴，技術先進，采用雙工位加工，生產（chǎn）效率高。其檢測、維護保養（yǎng）的項目也較（jiào）多，機床的可靠性與精度診斷（duàn）的問題較為突出（chū），曾出（chū）現過由於機床A 軸軸偏致使加工後的大部件過切而報（bào）廢的情（qíng）況，造（zào）成較大的經濟損失，因此非常有必（bì）要在加工前對機（jī）床的精度進行檢測，以確保機床（chuáng）各軸位置精度。一般而言，大型數控加工中心都是解體以後發運給用戶安裝，在現場調試後（hòu）符合其技術指標，通過DIN-NAS 試件測量標準以後方可認（rèn）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（háng）了日常（cháng）的維護保養，未注意到機床的位置精度檢（jiǎn）測，出現A 軸軸偏以後才將機床位置（zhì）精度檢測納（nà）入日（rì）常檢測範圍之內，規定投入生（shēng）產的加（jiā）工中心在使用一定周期以後必須進行一次位置精度的檢測，確保機床位置精度可靠，避免因機床定位精度問題而導致加工出（chū）不合格品。

      3 五軸加（jiā）工中心在機精度的（de）檢驗

      數控機床常見精度要求包括機床的幾何精度（dù）及位置精度[3-5]，著重研究位（wèi）置精度的檢測方法（fǎ）。數控機床的位置精度包（bāo）括定位精度（dù）、重複定位精度（dù）等。定位精度是指（zhǐ）實際位置與指令位置的一致性。定（dìng）位精度的差距是檢測（cè）設備伺服（fú）係統、檢（jiǎn）測係統及移動部件（如（rú）導軌、絲杠集合誤差（chà））的綜合反映，其數值（zhí）可判斷設備本身的精度。重複定位精度是指條件相同（tóng）進行若（ruò）幹次（cì）操作所得到（dào）精度的一致程度。受伺（sì）服係統特性、傳動鏈變形、剛性變化以及摩擦引起的熱變形等原因的影響，數控機床的重（chóng）複定位精度直接影響工件的加工（gōng）精度及（jí）一致性，因而是檢驗機床精度的兩個重要（yào）指標。

      位（wèi）置（zhì）精度傳統采用金（jīn）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數控加工中心來說（shuō），均（jun1）采用較高精度的激光幹涉儀、球（qiú）杆儀（yí）[6]。

     在國際標準中，激光幹涉儀是唯一公認的進（jìn）行數控機床精度鑒定的儀器，可對機床的（de）幾何精（jīng）度進行高精度的檢（jiǎn）測。

      4 五軸加工中心（xīn）在機檢測（cè）與校驗方法

      在完成機床的安裝調試以後，通常從以（yǐ）下幾個方麵（miàn）對加工中心（xīn）進行精度檢測，包括：工（gōng）作台（tái）精度（dù）、主（zhǔ）軸精度（dù）、各坐標運動的直（zhí）線度、垂直度精度及線性軸線位置定位（wèi）精度。影響（xiǎng）數控機床的定位（wèi）精度的因素是多方（fāng）麵的，機床（chuáng）導軌直（zhí）線度誤（wù）差是（shì）導致定位精度偏差的最主要因素[7]，這就要求我們根據實際（jì）使用情況以及具體生產環境進行綜（zōng）合分析（xī），以便從根本上保證數控機床（chuáng）定位精度的實現，從而（ér）使數控機床在企業生產過程中發揮應有的作用。

      現在的數控機床的誤差參數檢測（cè）方法，主（zhǔ）要分兩大類：（1）單項（xiàng）誤差參數直接測量法；（2）綜合（hé）誤差測量參數辨識法[8]。傳（chuán）統的檢測方法效率低，精度不高，而（ér）且（qiě）需要各種儀（yí）器設（shè）備，難以（yǐ）實（shí）現自動測量。在此討論一種五軸加工中心精度在機（jī）檢（jiǎn）測（cè）與校驗的快速方法，以提高機床精度的（de）檢（jiǎn）測效（xiào）率。

      如圖1、表1 所示（shì），利用雷尼紹測量係統的高精度特點，選用的是RMP60 雷尼紹接觸式探頭（tóu），該無線測量探頭帶（dài）有（yǒu）遠程信號傳輸在2.4GHZ 的頻（pín）率下工作對工件進行測（cè）量。在測（cè）量中隻須很低的接觸力和（hé）很小的行程，便能獲得很高的精（jīng）度。在機床工作台導軌上安裝標準塊，通（tōng）過高精度的測量（liàng）係統對標準塊按照圖表1所示（shì）的測量位置分（fèn）別進行測量，測（cè）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（jié）果與預（yù）設各軸精度設定參數（R61～R68）（程序中設定）進行比較，比較出來的值通過邏輯關係判斷，可通過西門子高級編程顯示功能MSG（“”）將所測結果顯示在操作顯示屏上，操作者隻需在加工之前運行（háng）在機檢測與校驗（yàn）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（fāng）法，操作者隻需（xū）按照預定程序運行，查看屏幕（mù）顯示的結果是否“OK”即可，簡單易懂，在十幾分鍾內就能完成五軸加工中（zhōng）心定位精度、重複定位精度的精確檢測，給工件加工之前提供加工（gōng）精度的安全保障，便於加工過程（chéng）的執行與機床的管（guǎn）理。 

      利用雷尼紹測量及840D 係統（tǒng）編程如下：（摘（zhāi）選）

      EXTERN Cycle730 （VAR REAL [3]，VAR REAL [3]，VAR REAL，

      VAR REAL，VAR REAL）

      ……

      ；----------------- 標準塊（kuài）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（yì）各軸精（jīng）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

      ……

      ；（依次對其餘各軸的（de）定位精度及重複（fù）定位精度進行測量（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（cì）對其餘軸的定位精度及重複定位精度進行判斷）

      M17

      5 檢測結果說明

      因此，當加工一（yī）件公差要求比較嚴格的工件時，使用（yòng）雷尼紹球（qiú）杆儀測量標準（zhǔn）塊，能夠很高精度的獲得機床的（de）定位精度及重複定位精度，從而決定機床是否可以正常加工工件，此種方法隻需操作者運行預（yù）定程序即可，操作簡單（dān），檢測效率高，檢測（cè）結（jié）果直接顯（xiǎn）示在屏幕（mù）上，直觀易懂，能夠有效的（de）避免非常昂貴的加工件變為廢品的風險，當檢測結果顯示為“NOT OK”時，操作者隻需（xū）通（tōng）知工程技術人員解決相（xiàng）關問題即可。同時（shí）標準（zhǔn）檢（jiǎn）測（cè）塊製造費用低，安裝方便，該方法可為同行業提供較好的參（cān）考。