為適應用戶(hù)的不同需要，國際市場(chǎng)上推出了品種繁多的加工中心。一方面對用戶(hù)帶來(lái)方便，擴大了選購加工中心的範圍，特別是專(zhuān)業(yè)性較強的用戶(hù)，可選購到適合本公司使用的機床。但對那些專(zhuān)業(yè)性並不很強的用戶(hù)帶來(lái)麻煩，要在基本性能相似的機床中去進(jìn)行決擇，以便選購到適合本公司使用要求且廉價(jià)的加工中心。通常，用戶(hù)在選購加工中心之前，首先要從經(jīng)濟和技術(shù)兩方面對其進(jìn)行評價(jià)。

所謂經(jīng)濟評價(jià)主要是指機床的價(jià)格，所需配購任選附件的價(jià)格和售後服務(wù)費用等。技術(shù)評價(jià)是對加工中心的技術(shù)性能作全面評價(jià)。只有充份掌握某種型號加工中心的技術(shù)性能之後，才能對它的“成本性能”作出較為完滿(mǎn)的結論。通常，對加工中心進(jìn)行技術(shù)評價(jià)的項目可分為以下3大類(lèi)：

·      規格其中包括加工空間的尺寸大小，主軸轉速範圍，進(jìn)給速度範圍，規範刀具的大小和範圍，數控裝置的能力和任選附件種類(lèi)的多少等。

·      性能其中包括靜態(tài)精度、加工精度、移動(dòng)精度、定位精度、熱變形狀況和抗振動(dòng)性能等。

·      其他其中包括與系統的適應性，維修保養是否方便，技術(shù)支援體制和安全性等。

近幾年來(lái)，國際標準化組織(ISO)開(kāi)發(fā)了一些對機床性能進(jìn)行評價(jià)的方法，並制訂了靜態(tài)精度加工精度、定位精度、重複精度、熱變形及圓周運動(dòng)等試驗的標準。為了便於大家了解和應用這些標準，本文將對圓周運動(dòng)試驗和定位精度試驗的有關(guān)內容作一介紹。

圓周運動(dòng)試驗及其應用

圓周運動(dòng)的試驗方法

在ISO230/4圓周運動(dòng)試驗標準中共規是了3種試驗方法。

·      用一維測頭和基準圓筒的方法。

·      用兩維測頭和基準圓板的方法。

·      用球棒方法。

圓周運動(dòng)試驗的應用範圍很廣，可用於購入新機床之後的入廠(chǎng)檢驗，定期保養檢查時(shí)的測試，還可用於對數值控制各種參數的調整等。

特別是在利用圓孤插補指令進(jìn)行加工時(shí)，它可發(fā)揮巨大的作用。即使在幾何形狀誤差中，可從軌方便也看出垂直度的狀況。還有是測量側隙，即使是按照定位精度試驗那樣測量進(jìn)給停止位置的靜態(tài)方法，實(shí)際上也是利用進(jìn)給速度來(lái)測量側隙。這是一個(gè)很重要的特點(diǎn)。利用圓周運動(dòng)試驗可對以下項目作出判斷。

·      圓度精度其中包用圓弧插補加工時(shí)的工件圓度，轉換象限時(shí)的凸搭大?。ㄍ怀鲞\動(dòng)的程度），滾珠絲槓的安裝精度（出現周期性誤差）。

·      側隙精度即兩根軸之間的側隙的大?。▽?shí)際上是用進(jìn)給速度進(jìn)行評價(jià)）。

·      幾何形狀精度即垂直度誤差的大小和直線(xiàn)度誤差的大小。

·      定位精度即兩根軸定位精度的一致性程度及對間距誤差進(jìn)行修正的大小。

·      數值控制的調整程度即對伺服增益的調整程度（位置環(huán)增益、速度環(huán)增益）和跟誤差（速度上升時(shí)的半徑縮小狀況）。

圓周運動(dòng)試驗結果的應用

對機床性能進(jìn)行評價(jià)圓周運動(dòng)試驗是從使用G編碼的G02和G03的3個(gè)平面，即XY平面、YZ平面和ZX平面內圓弧插補運動(dòng)的結果了解：

·      在幾何形狀運動(dòng)誤差範圍內的垂直度和直線(xiàn)度。

·      在數控裝置參數設定範圍內，對增益（位置環(huán)增益、速度環(huán)增益），間距誤差補和側隙誤差補償是否適當。

·      伺服機構的固有半徑縮小。

·      其他誤差，如防護罩伸縮和其他運動(dòng)工作臺等的編碼、支架等是否有物理性干涉。

預計今後將用於交付機床的最初階段對進(jìn)給速度和測量半徑等各種變化加以測定。如果一臺機床看上去有明顯的誤差，其原因不外乎是有側隙、垂直度出現誤差、位置環(huán)增益不一致和半徑縮小等4個(gè)方面。特別是最近對高速旋轉的小直徑立銑刀進(jìn)給時(shí)，其速度比以往的速度高得多，因而圓周運動(dòng)試驗成為一種重要的評價(jià)因子。對被加工工件精度的預測從圓周運動(dòng)的測量結果可以很好地掌握被加工件的圓度狀況。

當用旋轉刀具切削時(shí)，將出現大於刀具半徑的平均化效果，往往辨認不出用圓周運動(dòng)試驗所獲的微小凹凸現象。這是因為被切削工件受刀具和切屑的影響所造成的。而由圓周精度運動(dòng)所得到的軌不包含這種影響。

但從來(lái)自用戶(hù)的圓周運動(dòng)試驗結果和用圓度測量?jì)x測出的結果來(lái)看，圓周運動(dòng)試驗的結果並不很準確，而用切削方法可獲得較精確的結果*C因而有人提出不再使用圓周運動(dòng)試驗結果的意見(jiàn)。產(chǎn)生上述問(wèn)題的主要原因是在用圓度測量?jì)x進(jìn)行測量時(shí)要使用低通濾波器。如果用15和25波峰截止時(shí)就與圓周運動(dòng)試驗結果不相吻合。用500波峰截止時(shí)則完全可以取得一致。最近，在加工小零件和小型模具部件時(shí)，發(fā)現用上述數控裝置參數設定對半徑縮小的影響大於小半徑圓周運動(dòng)軌的機床幾何形狀誤差。

但目前很難購買(mǎi)到可測量小半徑的裝置，所以希望開(kāi)發(fā)廉價(jià)的測量裝置。選購加工中心對圓周運動(dòng)軌的調查根據使用目的，事先對機床的圓周運動(dòng)軌進(jìn)行調查，則可以對該機床是否能滿(mǎn)足加工精度要求作出判斷，並對整個(gè)圓的形狀，調換象限時(shí)突搭的大小，微小的振動(dòng)成份，周期性誤差、由間距誤差補償形成的臺階差等固有差值加以確認。

可以直率地說(shuō)，這些都是技術(shù)能力引發(fā)的差值。例如頻繁地實(shí)施間距誤差補償，那麼就可發(fā)現間距誤差補償處軌的臺階差。當這種臺階差值大到不能忽略時(shí)，那麼說(shuō)明這種間距誤差補償方法不適當?？梢哉f(shuō)是因為採用了誤差大的滾珠絲槓和刻度尺所致。這種事前進(jìn)行圓周運動(dòng)軌的調查，可以清楚地顯示出機床結構的設計技術(shù)和裝配技術(shù)，如導準面的設計技術(shù)，進(jìn)給驅動(dòng)系統的設計技術(shù)，以及它們與數控參數的複雜聚合度特徵。

定位精度試驗定位精度試驗的重要性按照ISO230/2標準的定位精度試驗，是在整個(gè)移動(dòng)長(cháng)度範圍內（對長(cháng)度小於2,000mm的軸而言），對指定的最少5點(diǎn)，最多21點(diǎn)目標進(jìn)行定位，然後對求出的經(jīng)5次往復運動(dòng)的各目標位置的設定值與實(shí)際停止位置的偏差值進(jìn)行評價(jià)。將用激光測長(cháng)儀所獲得的離差平均值及其離散作為指標，求出測量值的標準離差σ，按指定項目求出評價(jià)值。評價(jià)項目共有*逆轉差B=max[1Bil]、平均反復差B=1/mBi、單方向反復精度R↑=max[Ri↑]與R↓=max[Ri↓]和雙向反復精度R=max[R1]等10項。

欲求出這些評價(jià)值並不是一件很簡(jiǎn)單的事情。但這些評價(jià)值不僅能証明它與加工精度的相關(guān)性，還可以認別各項目與尺寸精度關(guān)係的密切程度。定位精度利用的數據是列於表格中的各種參數。如果對以標準為基礎的表示方法不甚理解，那麼很可能徒勞地選擇了過(guò)高精度的機床。若在自己工場(chǎng)中安裝好機床、以後直接對它進(jìn)行測量，就有可能無(wú)法測出其最初的精度。標準中規是的基本條件是全面地綜合了用戶(hù)和製造廠(chǎng)的意見(jiàn)而確定的。其中有進(jìn)給速度（包括快速進(jìn)給和特定的進(jìn)給速度），預熱運轉條件（如何預熱運轉？用何種進(jìn)給條件實(shí)施？）以及測量環(huán)境溫度（如何設置恆溫寶？恆溫寶的溫度如何？）等。這些項目事先都應該加以確定。上面已經(jīng)講過(guò)，在選擇機種時(shí)都要對產(chǎn)品樣本中的數值加以比較。但必須注意的是列於產(chǎn)品樣本中的數值幾乎不說(shuō)明是在怎樣條件下獲得的。但在實(shí)際使用中，很可能用戶(hù)所具備的條件與製造廠(chǎng)的條件不一致，致使測試結果與樣本中的數值不相符合。

試驗條件之一是預熱運轉條件。有的機床的一根軸需要連續運轉幾個(gè)小時(shí)之後才能穩定。而在工場(chǎng)中，通常經(jīng)預熱運轉之後即開(kāi)始測量。有時(shí)由於機床逐漸冷而出現目標位置之間距離不斷縮短的現象。為了得到穩定的結果，在未經(jīng)預熱運轉的條件下，用非常短的時(shí)間進(jìn)行測量。

按照標準的規定測量5次，然後進(jìn)行反覆測量。這樣基本上可以掌握機床的穩定狀態(tài)。定位精度試驗結果的應用定位精度試驗的結果可以作為間距誤差補償和側隙補償值加以應用。上面所介紹的定位精度試驗結果與被加工件的尺寸精度和位置精度有直接的關(guān)係。ISO標準中對雙向定位反覆精度的重視程度甚於單方向定位時(shí)的反覆精度。因為對於目標位置來(lái)講，當工件從正方向和負方向分別接近刀具時(shí)的尺寸離散程度大於從一個(gè)方向接近刀具的離散程度。例如在加工立方體的側面時(shí)，顯示出兩個(gè)平面之間尺寸估算值的精度最差。

總之，在選擇機種時(shí)所實(shí)施的定位精度試驗，希望在完全適合於用戶(hù)使用狀能下進(jìn)行，並使用所獲得的評價(jià)結果。定位精度試驗的問(wèn)題定位精度試驗中的主要問(wèn)題是沒(méi)有在完全適合於用戶(hù)使用狀態(tài)的條件下進(jìn)行測定。特別是在大批量的續生產(chǎn)時(shí)，為了加工大量零件機床需運轉很長(cháng)時(shí)間。在這個(gè)期間是否始終能穩定在與定位精度試驗所得結果相同的位置處是一個(gè)很大的問(wèn)題。這種現象對以往數控機床加工精度要求為10um水平時(shí)，還沒(méi)有多大問(wèn)題。

而現在產(chǎn)品的加工精度要求達到超微米的水平，那就不能忽視由於機床在運轉中溫度變化而引發(fā)的定位精度變化。所以現在特別強調購入新機床之後，必須在與實(shí)際加工狀態(tài)相符合的條件下進(jìn)行定位精度試驗.