機床幾何精度調整的案例
我國造出定位精度4μm，重復定位精度2μm，運動加速度2G的高端機床！
盡管中國機床產業不斷壯大，但隨之而來的是國際技術封鎖加劇、自主研發遭遇瓶頸等重重困難，尤其是涉及航空航天等重要領域的高端機床仍受制于人，行業發展面臨著“大而不強”的困局。
造出中國人自己的高端機床，成為亟須應對的“時代命題”。
在近日舉辦的中國（北京）國際機床展覽會（CIMT2021）上，上海理工大學(以下簡稱上理工)與秦川機床工具集團聯合研發的“高速立式五軸加工中心VMC40U”一經亮相，就吸引了業界目光。這支由上理工教師和秦川工程師組成的校企團隊，僅耗時兩年就讓國產機床“大變身”，比肩趕超國際同類機床技術水平，這場“突圍之戰”喚醒了國內傳統行業的制造潛力。
做機床行業新的“造風者”
國內現有的高精度機床之間的技術差距并不大，只需要通過增加重量等方法就可以實現高精度制造，但是高速機床卻要求機床結構重量要輕，這就會導致高速運行過程中發生震動，無法實現高精度。因此，高精度和高速兩種模式難以同時滿足。
秦川集團黨委書記、董事長嚴鑒鉑曾說，如果用一句話形象地描述機床，那就是：遠看是機械產品，近看是工藝品，再細看其背后則是數學、物理、化學等基礎學科的應用。比如數控機床的熱特性對加工精度有重要影響，這里的熱特性就涉及到物理學科的知識。
“航空航天領域的機床只能依賴進口，兩年前我們想從德國一家公司選購機床的‘旋轉工作臺’，直接被拒絕。”負責此次研發項目的團隊負責人、上理工機械工程學院李郝林教授說，“這也激發了我們的斗志，必須自己造出來一臺，不再看著別人臉色說話。”碰巧的是，那時的秦川集團也將定位瞄準到為航空行業提供“高精尖機床”，不求數量，而是要做出世界頂級的機床。于是上理工團隊與秦川的工程師們一拍即合，開始了研發之路。
李郝林教授指導團隊實驗。
展開 機床的最高加工精度是多少？
1）對鋼鐵材料的鏜孔精度一般可達IT9~IT7,表面粗糙度為2.5~0.16μm。
2）精密鏜削的加工精度能達到IT7~IT6，表面粗糙度為0.63~0.08μm。
注：加工精度主要用于表征生產產品的精細程度，是評價加工表面幾何參數的術語。衡量加工精度的標準為公差等級，從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ，一般廠礦機械屬于IT7級，一般農用機械屬于IT8級。產品零部件按功用的不同，需要達到的加工精度不同，選擇的加工形式和加工工藝也不同。
展開 溫度對機床加工精度的影響
熱變形是影響加工精度的原因之一機床受到車間環境溫度的變化、電動機發熱和機械運動摩擦發熱、切削熱以及冷卻介質的影響，造成機床各部的溫升不均勻，導致機床形態精度及加工精度的變化。例如，在一臺普通精度的數控銑床上加工70mm×1650mm的螺桿，上午7:30-9:00銑削的工件與下午2:00-3:30加工的工件相比，累積誤差的變化可達85m。而在恒溫條件下，則誤差可減小至40m。
再如，一臺用于雙端面磨削0.6～3.5mm厚的薄鋼片工件的精密雙端面磨床，在驗收時加工200mm×25mm×1.08mm鋼片工件能達到mm的尺寸精度，彎曲度在全長內小于5m。但連續自動磨削1h后，尺寸變化范圍增大到12m，冷卻液溫度由開機時的17℃上升到45℃。由于磨削熱的影響，導致主軸軸頸伸長，主軸前軸承間隙增大。據此，為該機床冷卻液箱添加一臺5.5kW制冷機，效果十分理想。實踐證明，機床受熱后的變形是影響加工精度的重要原因。但機床是處在溫度隨時隨處變化的環境中；機床本身在工作時必然會消耗能量，這些能量的相當一部分會以各種方式轉化為熱，引起機床各構件的物理變化，這種變化又因為結構形式的不同，材質的差異等原因而千差萬別。機床設計師應掌握熱的形成機理和溫度分布規律，采取相應的措施，使熱變形對加工精度的影響減少到最小。
機床的溫升及溫度分布、自然氣候影響我國幅員遼闊，大部分地區處于亞熱帶地區，一年四季的溫度變化較大，一天內溫差變化也不一樣。由此，人們對室內（如車間）溫度的干預的方式和程度也不同，機床周圍的溫度氛圍千差萬別。例如，長三角地區季節溫度變化范圍約45℃左右，晝夜溫度變化約5～12℃。機加工車間一般冬天無供熱，夏天無空調，但只要車間通風較好，機加工車間的溫度梯度變化不大。而東北地區，季節溫差可達60℃，晝夜變化約8～15℃。
展開 溫度對機床加工精度的影響
例如，在一臺普通精度的數控銑床上加工70mm×1650mm的螺桿，上午7:30-9:00銑削的工件與下午2:00-3:30加工的工件相比，累積誤差的變化可達85m。而在恒溫條件下，則誤差可減小至40m。
再如，一臺用于雙端面磨削0.6～3.5mm厚的薄鋼片工件的精密雙端面磨床，在驗收時加工200mm×25mm×1.08mm鋼片工件能達到mm的尺寸精度，彎曲度在全長內小于5m。但連續自動磨削1h后，尺寸變化范圍增大到12m，冷卻液溫度由開機時的17℃上升到45℃。由于磨削熱的影響，導致主軸軸頸伸長，主軸前軸承間隙增大。據此，為該機床冷卻液箱添加一臺5.5kW制冷機，效果十分理想。實踐證明，機床受熱后的變形是影響加工精度的重要原因。但機床是處在溫度隨時隨處變化的環境中；機床本身在工作時必然會消耗能量，這些能量的相當一部分會以各種方式轉化為熱，引起機床各構件的物理變化，這種變化又因為結構形式的不同，材質的差異等原因而千差萬別。機床設計師應掌握熱的形成機理和溫度分布規律，采取相應的措施，使熱變形對加工精度的影響減少到最小。
機床的溫升及溫度分布、自然氣候影響我國幅員遼闊，大部分地區處于亞熱帶地區，一年四季的溫度變化較大，一天內溫差變化也不一樣。由此，人們對室內（如車間）溫度的干預的方式和程度也不同，機床周圍的溫度氛圍千差萬別。例如，長三角地區季節溫度變化范圍約45℃左右，晝夜溫度變化約5～12℃。機加工車間一般冬天無供熱，夏天無空調，但只要車間通風較好，機加工車間的溫度梯度變化不大。而東北地區，季節溫差可達60℃，晝夜變化約8～15℃。每年10月下旬至次年4月初為供暖期，機加工車間的設計有供暖，空氣流通不足。車間內外溫差可達50℃。因此車間內冬季的溫度梯度十分復雜，測量時室外溫度1.5℃，時間為上午8:15-8:35，車間內溫度變化約3.5℃。
展開 
各類機床的最高加工精度是多少！來看看
鉆削的加工精度較低，一般只能達到IT10，表面粗糙度一般為12.5~6.3μm，在鉆削后常常采用擴孔和鉸孔來進行半精加工和精加工。
鏜 削
鏜削是一種用刀具擴大孔或其它圓形輪廓的內徑切削工藝，其應用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為單刃鏜刀（稱為鏜桿）。
1）對鋼鐵材料的鏜孔精度一般可達IT9~IT7,表面粗糙度為2.5~0.16μm。
2）精密鏜削的加工精度能達到IT7~IT6，表面粗糙度為0.63~0.08μm。
注：加工精度主要用于表征生產產品的精細程度，是評價加工表面幾何參數的術語。衡量加工精度的標準為公差等級，從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ，一般廠礦機械屬于IT7級，一般農用機械屬于IT8級。產品零部件按功用的不同，需要達到的加工精度不同，選擇的加工形式和加工工藝也不同。
學無止境，沒有最好，只有更好。如果你感覺遇到了瓶頸，想往模具設計或者編程發展聯系我
掃描二維碼添加老師微信，備注“模具設計或者UG編程”
微信：CHFX002 QQ：487209997
轉發點贊本文可獲得學習資料分享哦，記得一定要加我！！
展開 各種溫差影響數控機床精度的原因
機床受到車間環境溫度的變化、電動機發熱和機械運動摩擦發熱、切削熱以及冷卻介質的影響，造成機床各部的溫升不均勻，導致機床形態精度及加工精度的變化。
例如，在一臺普通精度的數控銑床上加工70mm×1650mm的螺桿，上午7:30-9:00銑削的工件與下午2:00-3:30加工的工件相比，累積誤差的變化可達85m。而在恒溫條件下，則誤差可減小至40m。
再如，一臺用于雙端面磨削0.6～3.5mm厚的薄鋼片工件的精密雙端面磨床，在驗收時加工200mm×25mm×1.08mm鋼片工件能達到mm的尺寸精度，彎曲度在全長內小于5m。但連續自動磨削1h后，尺寸變化范圍增大到12m，冷卻液溫度由開機時的17℃上升到45℃。由于磨削熱的影響，導致主軸軸頸伸長，主軸前軸承間隙增大。據此，為該機床冷卻液箱添加一臺5.5kW制冷機，效果十分理想。
實踐證明，機床受熱后的變形是影響加工精度的重要原因。但機床是處在溫度隨時隨處變化的環境中；機床本身在工作時必然會消耗能量，這些能量的相當一部分會以各種方式轉化為熱，引起機床各構件的物理變化，這種變化又因為結構形式的不同，材質的差異等原因而千差萬別。機床設計師應掌握熱的形成機理和溫度分布規律，采取相應的措施，使熱變形對加工精度的影響減少到最小。
一、機床的溫升及溫度分布
1、自然氣候影響
我國幅員遼闊，大部分地區處于亞熱帶地區，一年四季的溫度變化較大，一天內溫差變化也不一樣。由此，人們對室內（如車間）溫度的干預的方式和程度也不同，機床周圍的溫度氛圍千差萬別。
例如，長三角地區季節溫度變化范圍約45℃左右，晝夜溫度變化約5～12℃。
展開 為什么日本、德國機床用了十年依然精度良好？
一是機床的設計
這是機床精度的靈魂，日本機床看起來沒有什么特別，可是精度高、耐用。高精度機床對設計細節的把握爐火純青。
二是機床鑄件
一臺機床鑄件是骨骼，是承受切削扭矩力和分散震動力的關鍵，是整機穩定性的基礎。高精度機床，離開了好的鑄件，就算是最好的主軸絲杠導軌，整機的精度一年之后也會蕩然無存。
三是系統決定了機床的關鍵精度
常規進口系統有發那科、三菱、西門子、海德漢、力士樂，國產有廣數和華中數控，大部分機器有發那科。發那科系統被廣泛應用于龍門、臥加、立加、車床，鈑金機床，甚至機器人。
機床的精度是指機床主要部件的形狀、相互位置及相對運動的精確程度，包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度及精度保持性等幾個方面。各類機床按精度可分為普通精度級、精密級和高精度級。以上三種精度等級的機床均有相應的精度標準，其允差若以普通級為1,則大致比例為1: 0.4 :0.25。在設計階段主要從機床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機床的精度。
1) 幾何精度
幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉或工作臺不移動等情況下) 或運動速度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運動的精確程度。如導軌的直線度，主軸徑向跳動及軸向竄動，主軸中心線對滑臺移動方向的平行度或垂直度等。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評價機床質量的基本指標。它主要決定于結構設計、制造和裝配質量。
2) 運動精度
運動精度是指機床的主要零部件以工作狀態的速度運動時的精度。如高速回轉主軸的回轉精度。對于高速精密的機床，運動精度是評價機床質量的一個重要指標。運動精度和幾何精度是不同的。它還受到運動速度(轉速)、運動件的重力、傳動力和摩擦力的影響。
展開 機床加工不同工藝能達到的最高精度有多高？
隨著工業發展速度越來越快，機床加工在工業生產中愈加重要。作為機床加工重要工具的機床也逐漸演化出諸如車床、銑床、刨床、鏜床、鉆床、磨床等常見的機床類型。說到各種工藝的機床加工工藝，就不得不提加工精度。這是用來表述產品生產的精細程度，通常是被用做形容加工表面的幾何參數。簡言之，就是加工精度與公差等級成負相關。即，加工精度用公差等級來表達，等級值越小，其機床加工精度就越高。反之，公差等級值越高，其加工精度越低。
“公差等級”在百度百科中的解釋為“確定尺寸精確程度的等級，國標規定分為20個等級，從IT01、IT0、IT1~IT18，數值越大，加工精度越低，尺寸允許變動的范圍（公差數值）就越大，加工難度隨之越小。根據上文所述，IT01說明該零件的加工精度最高，IT18則表示該零件的加工精度等級最低。一般而言，廠礦機械屬于IT7級，農用機械屬于IT8.
根據產品零部件的功能不同，所需要達到的加工精度也不同，工程師所選擇的加工工藝也不會相同。 這一點極其考驗CNC機床加工工廠的加工實力和工程師的專業經驗。
（IT公差等級表）
1-車床加工 。一般都進行車削工藝加工，即車刀在平面內作直線或曲線移動的切削加工。 車削加工一般對工件的內外圓柱面、端面、圓錐面、成型面和螺紋等部位及逆行加工。 車削加工精度一般為IT8-IT7，表面粗糙度一般為1.6μ~1.8μ。
小編提示您，即便是車床機床加工，也分為粗車、半精車和精車、高精度車床加工等好幾種分類。
其中：
A-粗車加工。講究在不降低切速的條件下，采用較大的切削深度&大的進給量以達到提高車削效率的目標。但是粗車加工的加工精度僅能達到IT11，表面粗糙度為Ra20，即10μm左右。
B-半精車和精車加工。此種加工工藝則盡量采用高速且較小的進給量和切削深度。
展開 數控機床加工精度受哪些因素的影響？
數控銑床是數控加工行業常用機加工設備，其加工精度將直接影響加工件的尺寸、形狀，從而影響產品最后的產出質量。數控銑床的精度是各個運動部件在同一系統的同一控制下，能夠達到準確的位置。
雖然如今我國的數控加工行業日益發達，加工機床也已經逐漸走在世界前列，但是在實際應用中還有諸多問題，需要在實際操作中實際應對。
（一鑫創研車間）
下面小編將從以下幾個方面對直接影響數控銑床加工精度的因素進行簡述：
1、反向間隙誤差和絲桿螺距誤差。
首先必須認為那是到，我國現代的數控銑床床主要是通過伺服電機帶動滾珠絲桿進行定位控制。因而，滾珠絲桿在運行過程中的傳輸誤差將會改變數控銑床的精度定位。部分數控銑床采用的是半閉環控制伺服系統，在伺服系統發生驅動脈沖信號給伺服電機時，將確保伺服電機的旋轉角度同私服系統保持一致。
但是，由于傳動減速箱的齒輪間隙與絲桿絲母之間會存在或大或小的間隙，這些間隙在反向傳動的瞬間反映出來，表現就是電機已經反向轉動到一定的角度，但是對應運動部件卻始終沒動。各個不同位置的螺距也會存在差異，這就是絲桿螺距誤差。
2、全閉環緊急系統結構誤差
全閉環進給系統特別是電氣補償的存在，從理論上講，應該不會存在反向間隙誤差和螺距誤差。但是在實際生產過程中，這兩種因素帶來的誤差依然存在。系統傳送中的機械間隙，將造成光柵等反饋設備的反向失動。滾珠絲桿制造的誤差導致會存在伺服系統要求的位置與反饋設備檢測到位置不一致，伺服系統驅動電機反復尋找比較位置，從而會引發機床的抖動，這也會影響銑床的定制精度。這也是銑床在加工過程中會抖動的其中一種原因。
3、導軌精度的影響
數控機床的床身導軌是安裝在銑床床身的，作用是保持銑床各部分精度和加工精度。所以無論在什么時間，床身導軌都應該讓各直線運動部件在運動是始終保持直線性精度。
展開 光刻機之后, 美國要求瑞士斷供高精度機床
近日，忽聞“瑞士高精度機床也將面臨'斷供'”的消息，有些震驚。
根據外媒4月底傳來的消息，美方要求瑞士不準再向中國出口高精度機床，原因是這些機床會影響到美國“國家安全”，因為他們可能會被用在中國殲20戰機生產線上。
這樣的理由未免有些站不住腳，針對華為5G的行為也是用國家安全，可是用這些作為理由和借口，始終都是對方的自圓其說，沒有確鑿的證據可以表明會威脅對方的國家安全。
一旦瑞士不再向中國出口高精度機床對我們的影響有多大？
需要知道的是，作為德語系國家之一，“瑞士機床”享譽全球，各國工業界人士都知道，瑞士生產的機床赫赫有名，長期以來，瑞士機床出口額位居世界前五位，人均機床出口創匯近30年來穩居世界第一，世界上有150多個國家是瑞士機床產品的長期用戶。尤其是精密機床，更受各國青睞。
有人計算過，如果論斤兩出售機床，瑞士機床每公斤的價格是日本機床的 2.8 倍、美國機床的 3.2 倍， 是中國大陸出口機床的 10 倍。盡管瑞士機床價格之高“世界第一”，但卻是國際市場上的搶手貨。目前，即使是美、德、日等一流機床生產國家，仍長期不斷進口瑞士各種精密機床。
有俄羅斯專家認為，中國近幾年來在高精度制造領域內已經取得了巨大成就，雖然距離國際最頂尖還是有一定的差距，但中國已具備自行研發的能力，自行生產的高精度機床已經能夠滿足國內需求。
有相關專業人士早就給出了答案，當前國內機床水平已經足夠軍用，德國的頂尖機床水平是95分，那么我們已經達到了78分左右。可以說，這次美國失算了。
有相關公開數據顯示，目前國產機床排名第一的是沈陽機床股份有限公司。而沈陽機床股份有限公司是中國機械500強，并且是中國國內最大的綜合性車床制造基地。
展開 解決數控機床加工精度異常的故障
在生產中，經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。
此類故障往往隱蔽性強，令人防不勝防，且診斷難度大。而導致此類故障的原因主要有以下方面：
1）機床進給單位被改動或變化
2）機床各軸的零點偏置（NULLOFFSET）異常
3）軸向的反向間隙（BACKLASH）異常
4）電機運行狀態異常，即電氣及控制部分故障
5）此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。
1.系統參數發生變化或改動
系統參數主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數控系統，其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應作適時地調整和修改；另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化，需對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。
2.機械故障導致的加工精度異常
一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC0i-MA數控系統。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發現Z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量（Z向過切）。調查中了解到：故障是突然發生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常，且回參考點正常；無任何報警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為，主要應對以下幾方面逐一進行檢查。
（1）檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系（G54～G59）的校對及計算。
（2）在點動方式下，反復運動Z軸，經過視、觸、聽對其運動狀態診斷，發現Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。
（3）檢查機床Z軸精度。
展開 
機床精度突然降低？4大診斷原則，5大診斷方法
4.系統參數未優化，電機運行異常
導致加工精度異常系統參數主要包括機床進給單位，零點偏置，反向間隙等。例如Frank數控系統，其進給單位有公制和英制兩種。在機床修理過程中對于局部處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢后應作適時的調整和修改；另一方面，由于機械磨損嚴重或連接位松動也可能造成參數實測值的變化，需要對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。
故障現象：一臺杭州產的立式數控銑床，配備北京KND-10M系統。在加工過程中，發現X軸精度異常。
故障診斷：檢查發現X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩定的現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機拉動比較厲害，停止時拉動不明顯，尤其是點動方式下比較明顯。分析認為，故障原因有兩點：一是絲杠反間隙很大；二是X軸電機工作異常。
故障處理：利用KND-10M系統的參數功能，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償，再調整伺服系統參數及脈沖抑制功能參數，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。
展開 各種溫差影響數控機床精度的原因
、電動機發熱和機械運動摩擦發熱、切削熱以及冷卻介質的影響，造成機床各部的溫升不均勻，導致機床形態精度及加工精度的變化。
光刻機之后, 美國要求瑞士斷供高精度機床
近日，忽聞“瑞士高精度機床也將面臨'斷供'”的消息，有些震驚。
根據外媒4月底傳來的消息，美方要求瑞士不準再向中國出口高精度機床，原因是這些機床會影響到美國“國家安全”，因為他們可能會被用在中國殲20戰機生產線上。
這樣的理由未免有些站不住腳，針對華為5G的行為也是用國家安全，可是用這些作為理由和借口，始終都是對方的自圓其說，沒有確鑿的證據可以表明會威脅對方的國家安全。
一旦瑞士不再向中國出口高精度機床對我們的影響有多大？
需要知道的是，作為德語系國家之一，“瑞士機床”享譽全球，各國工業界人士都知道，瑞士生產的機床赫赫有名，長期以來，瑞士機床出口額位居世界前五位，人均機床出口創匯近30年來穩居世界第一，世界上有150多個國家是瑞士機床產品的長期用戶。尤其是精密機床，更受各國青睞。
有人計算過，如果論斤兩出售機床，瑞士機床每公斤的價格是日本機床的 2.8 倍、美國機床的 3.2 倍， 是中國大陸出口機床的 10 倍。盡管瑞士機床價格之高“世界第一”，但卻是國際市場上的搶手貨。目前，即使是美、德、日等一流機床生產國家，仍長期不斷進口瑞士各種精密機床。
有俄羅斯專家認為，中國近幾年來在高精度制造領域內已經取得了巨大成就，雖然距離國際最頂尖還是有一定的差距，但中國已具備自行研發的能力，自行生產的高精度機床已經能夠滿足國內需求。
有相關專業人士早就給出了答案，當前國內機床水平已經足夠軍用，德國的頂尖機床水平是95分，那么我們已經達到了78分左右。可以說，這次美國失算了。
有相關公開數據顯示，目前國產機床排名第一的是沈陽機床股份有限公司。而沈陽機床股份有限公司是中國機械500強，并且是中國國內最大的綜合性車床制造基地。
展開 激光干涉儀測量機床精度全面解析
機床工作臺的平面度和垂直度直接影響工件的加工精度和質量。通過激光干涉儀測量工作臺上的干涉條紋，可以快速發現工作臺的不平整和非垂直狀態，并及時進行調整和修正，確保工件的加工精度和穩定性。
3.測量機床主軸的同心度和軸向垂直度。
機床主軸的同心度和軸向垂直度是決定機床加工精度的關鍵因素。通過激光干涉儀測量主軸上的干涉條紋，可以準確判斷主軸的同心度和軸向垂直度是否達到標準要求，從而為后續的機床調整和校準提供依據。
除了上述應用，激光干涉儀還可以用于測量機床各個部件之間的相對位置和尺寸關系，從而檢測和糾正機床的裝配誤差。此外，激光干涉儀還可以用于檢測機床在運行過程中的變形和振動情況，及時發現機床的故障和異常狀態，保證機床的穩定性和可靠性。
展開 