高速切削數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收

張勁英

摘 要：文章通過(guò)闡述高速切削數(shù)控機(jī)床在機(jī)械、模具行業(yè)的廣泛應(yīng)用來(lái)導(dǎo)入機(jī)床的驗(yàn)收流程，突出機(jī)床驗(yàn)收是用戶購(gòu)買到合格機(jī)床的重要保障，針對(duì)職業(yè)院校在高速切削數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收經(jīng)驗(yàn)少的特點(diǎn)，提出一些參考性的意見(jiàn)，以避免采購(gòu)者在購(gòu)買機(jī)床時(shí)因機(jī)床制造質(zhì)量問(wèn)題所造成的不必要的損失。

關(guān)鍵詞：高速切削；數(shù)控機(jī)床；驗(yàn)收

在機(jī)械制造業(yè)飛速發(fā)展的今天，高速切削數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械加工過(guò)程的生產(chǎn)效率與質(zhì)量產(chǎn)生著不可忽視的巨大影響，其直接決定著零件加工成本的核算。高速切削是指數(shù)控機(jī)床在機(jī)床剛性、加工精度，重復(fù)定位精度滿足要求的情況下，以高于普通數(shù)控機(jī)床10倍以上的加工效率進(jìn)行生產(chǎn)加工的過(guò)程。

高速切削數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有高轉(zhuǎn)速的主軸，高性能CNC控制系統(tǒng)與高精度、高速度的傳輸與檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)前的機(jī)械加工要求機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，高轉(zhuǎn)速已成為衡量加工水準(zhǔn)高低的重要標(biāo)志，高質(zhì)量的電主軸取代傳統(tǒng)主軸將是今后高速加工的必然趨勢(shì)。但是只有高速主軸并不足以應(yīng)付高速加工要求，更快的零件粗加工過(guò)程對(duì)提高機(jī)械加工效率也占著重要作用，故在兼顧高速主軸的同時(shí)，高進(jìn)給率也是高速加工的重要手段，這就要求機(jī)床具有高性能CNC控制系統(tǒng)與高精與高速的傳輸與檢測(cè)系統(tǒng)。高速切削數(shù)控機(jī)床傳輸數(shù)據(jù)的速度比普通型數(shù)控機(jī)床傳輸數(shù)據(jù)的速度快上十幾倍，數(shù)據(jù)傳輸采用光纖傳輸，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用直線電機(jī)，這樣就不會(huì)在機(jī)床刀具運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)卡頓、拐角欠切、甚至死機(jī)的現(xiàn)象。

針對(duì)高速切削機(jī)床的廣泛應(yīng)用與普及，對(duì)集機(jī)、電、氣、液于一體的高速切削數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收，也逐漸成為大家重視的項(xiàng)目。高速切削數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收是指利用高精度儀器對(duì)機(jī)床本身的機(jī)械、電路、液壓和氣動(dòng)裝置等的各部分進(jìn)行綜合使用性能、單項(xiàng)使用性能和靜態(tài)及動(dòng)態(tài)精度檢測(cè)的過(guò)程，最后給出本機(jī)床性能的綜合評(píng)估。它是對(duì)高速切削數(shù)控機(jī)床從設(shè)計(jì)到制造再到安裝調(diào)試的質(zhì)量，特別是對(duì)高速切削數(shù)控機(jī)床性能的總體檢驗(yàn)，其直接關(guān)系到高速切削機(jī)床的功能、加工精度和綜合加工能力的可靠性。但大多數(shù)用戶對(duì)高速切削機(jī)床的驗(yàn)收還存在著一定的誤區(qū)，傳統(tǒng)的認(rèn)為機(jī)床在新出廠時(shí)已經(jīng)做過(guò)合格性檢驗(yàn)，只需要在生產(chǎn)車間進(jìn)行安裝時(shí)調(diào)整高速切削數(shù)控機(jī)床床身導(dǎo)軌的水平位置，如果試切加工的零件在尺寸精度與位置精度上合格就認(rèn)為高速切削機(jī)床通過(guò)驗(yàn)收。這種想法顯然是不全面的。新出廠的高速切削數(shù)控機(jī)床在檢驗(yàn)時(shí)僅把加工零件的精度作為考核測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須對(duì)機(jī)床本身的幾何與位置精度、加工精度、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、系統(tǒng)穩(wěn)定性及機(jī)床溫升等各項(xiàng)做出全面的檢測(cè)。只有這樣做才能夠保證高速切削數(shù)控機(jī)床今后加工性能的穩(wěn)定度，反之將會(huì)對(duì)生產(chǎn)加工流程的連續(xù)性造成重大的影響，產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損耗。

1 高速切削數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收項(xiàng)目

高速切削數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收項(xiàng)目主要包括機(jī)床本身的制造精度、位置精度、幾何精度、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、切削精度等項(xiàng)目的檢測(cè)，以及機(jī)床本身綜合性能指標(biāo)的驗(yàn)收。

1.1 檢測(cè)機(jī)床本身的幾何精度

機(jī)床本身的幾何精度是機(jī)床上各個(gè)關(guān)鍵零部件及其組裝完成后的形狀、位置誤差最直觀的反映。檢測(cè)高速切削數(shù)控機(jī)床的幾何精度主要包含以下幾個(gè)內(nèi)容：機(jī)床導(dǎo)軌的直線度、刀架運(yùn)動(dòng)的平行度與垂直度；主軸旋轉(zhuǎn)的徑向跳動(dòng)與軸向間隙；工作臺(tái)面運(yùn)動(dòng)的位置精度與反向間隙；機(jī)床絲杠本身的直線度與絲杠的徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)誤差；工作臺(tái)與刀架的重復(fù)定位精度以及第四軸的同軸度與直線度等。被檢測(cè)機(jī)床本身的幾何精度時(shí)許多項(xiàng)目都是相互制約、相互影響的，必須將機(jī)床安裝位置確定后一次性調(diào)整完成；若在調(diào)整時(shí)出現(xiàn)某一個(gè)單項(xiàng)必須經(jīng)過(guò)重新調(diào)整后才能符合要求的情況，則機(jī)床的每個(gè)幾何精度的驗(yàn)收過(guò)程必須重新進(jìn)行。

檢測(cè)機(jī)床本身的幾何精度時(shí)，常用的檢具有：高精密水平儀、直角尺、精密方箱、磁力千分表、測(cè)微儀以及高精度主軸芯棒等等。按照各有的檢測(cè)條件對(duì)機(jī)床各項(xiàng)幾何精度進(jìn)行檢測(cè)的方法也各不相同，各個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目也略有區(qū)別。同時(shí)應(yīng)注意在檢測(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸時(shí)，為消除檢測(cè)中的誤差，應(yīng)將機(jī)床通電后各移動(dòng)坐標(biāo)軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)多次，在機(jī)床預(yù)熱的狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 檢測(cè)機(jī)床的定位精度

檢測(cè)高速切削數(shù)控機(jī)床的定位精度是指機(jī)床各個(gè)可移動(dòng)坐標(biāo)軸在CNC系統(tǒng)與伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)及電機(jī)、齒輪的聯(lián)合控制下，機(jī)床所達(dá)到的運(yùn)動(dòng)精度與出廠合格指標(biāo)的符合程度。機(jī)床的定位精度主要取決于CNC數(shù)控系統(tǒng)與伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳送誤差以及機(jī)械部件間的傳動(dòng)誤差，通過(guò)試切零件所出現(xiàn)的位置精度誤差能夠反映出機(jī)床定位精度的高低。檢測(cè)高速切削數(shù)控機(jī)床的定位精度主要有以下幾方面內(nèi)容：（1）機(jī)床運(yùn)動(dòng)的直線定位精度、曲線定位精度及其重復(fù)定位精度。（2）機(jī)床運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)定位精度及回轉(zhuǎn)角度誤差。（3）機(jī)床運(yùn)動(dòng)的反向誤差與反向間隙補(bǔ)償誤差。（4）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的反向誤差。（5）過(guò)象限定位精度。（6）零點(diǎn)返回位置精度。（7）直線軸運(yùn)動(dòng)的失動(dòng)量。（8）回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的失動(dòng)量。

1.3 檢測(cè)機(jī)床的切削精度

機(jī)床的切削精度是由機(jī)床本身的制造精度、機(jī)床運(yùn)行中的定位精度、被加工零件的材質(zhì)、所選用切削刀具的材質(zhì)等諸多因素共同影響而形成的一項(xiàng)綜合精度指標(biāo)。對(duì)機(jī)床的切削精度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以是單項(xiàng)檢測(cè)，也可以是綜合項(xiàng)目檢驗(yàn)。作為單項(xiàng)檢測(cè)的內(nèi)容主要有：外型面的加工精度、內(nèi)型面的加工精度、平面的加工精度、曲面的加工精度、螺旋面的加工精度等等。

1.4 檢驗(yàn)的機(jī)床綜合性能

高速切削數(shù)控機(jī)床的綜合性能檢測(cè)主要包括主傳動(dòng)系統(tǒng)的性能、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的性能、自動(dòng)換刀系統(tǒng)的性能、定位夾緊裝置的性能、機(jī)床自潤(rùn)滑系統(tǒng)的性能、冷卻系統(tǒng)的性能及各種附屬裝置的性能等等。

2 高速切削數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收流程

高速切削數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收的可分兩個(gè)部分進(jìn)行：機(jī)床出廠前的預(yù)驗(yàn)收和機(jī)床采購(gòu)方終端驗(yàn)收。

2.1 機(jī)床出廠前的預(yù)驗(yàn)收

為了檢驗(yàn)機(jī)床的工作性能可否滿足采購(gòu)方對(duì)零件的加工質(zhì)量要求及批量生產(chǎn)的要求，機(jī)床制造方必須對(duì)機(jī)床進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收。生產(chǎn)商只有在機(jī)床經(jīng)過(guò)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間檢測(cè)、附加載荷實(shí)驗(yàn)以及試切削加工等項(xiàng)目合格后方可對(duì)機(jī)床進(jìn)行預(yù)先驗(yàn)收。預(yù)驗(yàn)收必須包括：試切削零件的精度要求及連續(xù)加工的零件數(shù)量、機(jī)床滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、機(jī)床性能指標(biāo)、安全性、防護(hù)效果等等。高速切削數(shù)控機(jī)床預(yù)驗(yàn)收主要有以下幾方面：（1）機(jī)床主要零部件的制造精度是否符合要求。（2）機(jī)床的各項(xiàng)參數(shù)及備件數(shù)量是否達(dá)到用戶要求。（3）機(jī)床的裝配形狀及位置精度等各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是否符合要求。（4）對(duì)試切零件進(jìn)行加工，檢查其質(zhì)量是否達(dá)到技術(shù)要求。

預(yù)驗(yàn)收的合格，該批次機(jī)床在采購(gòu)方與生產(chǎn)商協(xié)商后即可發(fā)往設(shè)備采購(gòu)方所在地；在此期間生產(chǎn)商應(yīng)負(fù)責(zé)機(jī)床在運(yùn)輸過(guò)程中的各種意外損失。當(dāng)設(shè)備到達(dá)目的地后，采購(gòu)方應(yīng)預(yù)先支付80%的機(jī)床購(gòu)買款。因此，預(yù)驗(yàn)收對(duì)采購(gòu)方來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)非常重要的步驟，不可忽視。

2.2 機(jī)床采購(gòu)方的終端驗(yàn)收

終端驗(yàn)收工作主要是由采購(gòu)方根據(jù)機(jī)床出廠合格證上的各項(xiàng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及己方實(shí)際所擁有的檢測(cè)設(shè)備，來(lái)檢測(cè)機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。此次的檢測(cè)數(shù)據(jù)將作為該機(jī)床的最原始資料存入采購(gòu)方的機(jī)床技術(shù)檔案中，今后維修時(shí)將以此作為原始依據(jù)。高速切削數(shù)控機(jī)床的終端驗(yàn)收應(yīng)按照國(guó)家頒布的《高速切削數(shù)控機(jī)床的制造與驗(yàn)收技術(shù)要求》進(jìn)行，若在驗(yàn)收過(guò)程中出現(xiàn)分歧，應(yīng)以國(guó)家有關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，雙方通過(guò)和平協(xié)商進(jìn)行解決。終端驗(yàn)收的過(guò)程分為以下幾個(gè)步驟：

2.2.1 開箱檢驗(yàn)

抵達(dá)采購(gòu)方場(chǎng)地的高速切削數(shù)控機(jī)床，設(shè)備管理處應(yīng)及時(shí)進(jìn)行機(jī)床的卸車與安裝，防止長(zhǎng)期擱置戶外所造成的機(jī)床電器受潮。相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)機(jī)床進(jìn)行開箱檢查。參與此項(xiàng)工作的人員應(yīng)包括設(shè)備負(fù)責(zé)人、機(jī)床使用者等。開箱檢驗(yàn)項(xiàng)目的包含：（1）機(jī)床裝箱清單；（2）按照裝箱清單清點(diǎn)機(jī)床備件的數(shù)量、規(guī)格及其完好程度；（3）機(jī)床附帶工具、機(jī)械維修文字資料、電器維修圖形資料、機(jī)床操作說(shuō)明書、機(jī)床合格證關(guān)鍵文件；（4）檢查主控機(jī)、電器柜、工作臺(tái)面等有無(wú)磕碰、變形與銹蝕等現(xiàn)象，并逐一如實(shí)填寫“機(jī)床開箱驗(yàn)收卡”。開箱檢驗(yàn)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有殘件、缺件或工具規(guī)格不符，以及機(jī)床遭到嚴(yán)重的碰撞損傷、甚至變形等足以影響機(jī)床使用的情況，應(yīng)及時(shí)與生產(chǎn)商反映、取證及索賠等。

需要說(shuō)明的是，一般機(jī)床的驗(yàn)收都是以生產(chǎn)方出廠時(shí)的檢驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行的，同時(shí)按照購(gòu)買合同中的技術(shù)協(xié)議或條款中約定的檢驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)檢查。機(jī)床生產(chǎn)方不會(huì)將機(jī)床所有配件的配置清單和型號(hào)附于協(xié)議中，但購(gòu)買方可以特殊與其約定一些關(guān)鍵的零部件，如主軸軸承和絲桿等。

2.2.2 外觀檢查

外觀檢查主要包括機(jī)床的外觀和電器柜的開箱檢查，指采購(gòu)方在不使用任何輔助儀器，只通過(guò)觀察就可以進(jìn)行的各種檢查。例如：機(jī)床鑄件有無(wú)損傷，機(jī)床外漆有無(wú)損傷與脫落，機(jī)床各部分是否聯(lián)接可靠，機(jī)床電器柜內(nèi)的走線是否零亂，電器控制柜中的數(shù)據(jù)顯示單元、PLC電路板、伺服系統(tǒng)等部件是否有破損，機(jī)床防護(hù)裝置是否完好，外部電線是否有無(wú)裸漏等等。

2.2.3 機(jī)床性能及功能的驗(yàn)收

（1）機(jī)床性能的驗(yàn)收

機(jī)床性能的驗(yàn)收主要通過(guò)機(jī)床的試運(yùn)行，檢查機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件在啟停和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有無(wú)異常象聲響，主軸旋轉(zhuǎn)有無(wú)噪音、皮帶是否打滑、冷卻裝置及防護(hù)裝置是否正常工作。檢查機(jī)床硬限位與軟限位裝置是否安全可靠，各運(yùn)動(dòng)部件的自保護(hù)功能、電壓欠缺保護(hù)功能、電機(jī)過(guò)熱或過(guò)載自動(dòng)停機(jī)功能等等。

（2）機(jī)床功能的驗(yàn)收

機(jī)床所配備的數(shù)控系統(tǒng)因機(jī)床類型的不同而各有差異，但同一型號(hào)的數(shù)控系統(tǒng)所具有的標(biāo)準(zhǔn)功能是相同的。機(jī)床功能的檢測(cè)與驗(yàn)收就是使用者按照隨機(jī)配備的機(jī)床操作說(shuō)明書，采用手動(dòng)或自動(dòng)的方式檢測(cè)設(shè)備所具有的主要功能，如：采用手動(dòng)操作檢驗(yàn)手動(dòng)操作的準(zhǔn)確性；采用點(diǎn)動(dòng)操作檢驗(yàn)動(dòng)作的靈活性及穩(wěn)定性；任選一主軸做啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的連續(xù)性試驗(yàn)；主軸無(wú)極轉(zhuǎn)速變換試驗(yàn)；冷卻與潤(rùn)滑系統(tǒng)檢驗(yàn)；夾緊裝置的靈活性與可靠性試驗(yàn)；程序的編輯與輸入試驗(yàn)；刀具位置補(bǔ)償、間隙補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償功能性試驗(yàn)等。

機(jī)床功能檢驗(yàn)的最好方式是由機(jī)床操作者編制一個(gè)檢驗(yàn)程序，讓機(jī)床在負(fù)載與空載兩種情況下連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)或24小時(shí)，檢驗(yàn)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目動(dòng)作的可行性和平穩(wěn)性，在輕切快跑與重切慢跑兩種方式下充分發(fā)揮機(jī)床的極限性能。用于檢驗(yàn)的程序應(yīng)盡可能把機(jī)床的功能全部包括進(jìn)去，以達(dá)到充分檢驗(yàn)各項(xiàng)功能的效果。需要注意的是當(dāng)生產(chǎn)商所提供的機(jī)床零部件質(zhì)量較差時(shí)，廠家有可能會(huì)通過(guò)對(duì)機(jī)床補(bǔ)償值的調(diào)整來(lái)達(dá)到用戶所要求的標(biāo)準(zhǔn)。這種利用軟件參數(shù)調(diào)整來(lái)替代更換零部件的方法，降低了機(jī)床的維修成本，卻侵害了用戶的利益。最后提醒用戶要檢查機(jī)床的串口通訊是否正常，以保證日后生產(chǎn)加工的正常運(yùn)行。

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