高速切削数控机床的验收

张劲英

摘 要：文章通过阐述高速切削数控机床在机械、模具行业的广泛应用来导入机床的验收流程，突出机床验收是用户购买到合格机床的重要保障，针对职业院校在高速切削数控机床验收经验少的特点，提出一些参考性的意见，以避免采购者在购买机床时因机床制造质量问题所造成的不必要的损失。

关键词：高速切削；数控机床；验收

在机械制造业飞速发展的今天，高速切削数控机床对机械加工过程的生产效率与质量产生着不可忽视的巨大影响，其直接决定着零件加工成本的核算。高速切削是指数控机床在机床刚性、加工精度，重复定位精度满足要求的情况下，以高于普通数控机床10倍以上的加工效率进行生产加工的过程。

高速切削数控机床应具有高转速的主轴，高性能CNC控制系统与高精度、高速度的传输与检测系统。当前的机械加工要求机床主轴转速越来越高，高转速已成为衡量加工水准高低的重要标志，高质量的电主轴取代传统主轴将是今后高速加工的必然趋势。但是只有高速主轴并不足以应付高速加工要求，更快的零件粗加工过程对提高机械加工效率也占着重要作用，故在兼顾高速主轴的同时，高进给率也是高速加工的重要手段，这就要求机床具有高性能CNC控制系统与高精与高速的传输与检测系统。高速切削数控机床传输数据的速度比普通型数控机床传输数据的速度快上十几倍，数据传输采用光纤传输，驱动系统采用直线电机，这样就不会在机床刀具运行过程中出现卡顿、拐角欠切、甚至死机的现象。

针对高速切削机床的广泛应用与普及，对集机、电、气、液于一体的高速切削数控机床的验收，也逐渐成为大家重视的项目。高速切削数控机床的验收是指利用高精度仪器对机床本身的机械、电路、液压和气动装置等的各部分进行综合使用性能、单项使用性能和静态及动态精度检测的过程，最后给出本机床性能的综合评估。它是对高速切削数控机床从设计到制造再到安装调试的质量，特别是对高速切削数控机床性能的总体检验，其直接关系到高速切削机床的功能、加工精度和综合加工能力的可靠性。但大多数用户对高速切削机床的验收还存在着一定的误区，传统的认为机床在新出厂时已经做过合格性检验，只需要在生产车间进行安装时调整高速切削数控机床床身导轨的水平位置，如果试切加工的零件在尺寸精度与位置精度上合格就认为高速切削机床通过验收。这种想法显然是不全面的。新出厂的高速切削数控机床在检验时仅把加工零件的精度作为考核测试的标准是远远不够的，必须对机床本身的几何与位置精度、加工精度、连续运转时间、系统稳定性及机床温升等各项做出全面的检测。只有这样做才能够保证高速切削数控机床今后加工性能的稳定度，反之将会对生产加工流程的连续性造成重大的影响，产生不必要的经济损耗。

1 高速切削数控机床验收项目

高速切削数控机床验收项目主要包括机床本身的制造精度、位置精度、几何精度、连续运转时间、切削精度等项目的检测，以及机床本身综合性能指标的验收。

1.1 检测机床本身的几何精度

机床本身的几何精度是机床上各个关键零部件及其组装完成后的形状、位置误差最直观的反映。检测高速切削数控机床的几何精度主要包含以下几个内容：机床导轨的直线度、刀架运动的平行度与垂直度；主轴旋转的径向跳动与轴向间隙；工作台面运动的位置精度与反向间隙；机床丝杠本身的直线度与丝杠的径向跳动、轴向窜动误差；工作台与刀架的重复定位精度以及第四轴的同轴度与直线度等。被检测机床本身的几何精度时许多项目都是相互制约、相互影响的，必须将机床安装位置确定后一次性调整完成；若在调整时出现某一个单项必须经过重新调整后才能符合要求的情况，则机床的每个几何精度的验收过程必须重新进行。

检测机床本身的几何精度时，常用的检具有：高精密水平仪、直角尺、精密方箱、磁力千分表、测微仪以及高精度主轴芯棒等等。按照各有的检测条件对机床各项几何精度进行检测的方法也各不相同，各个检测项目也略有区别。同时应注意在检测机床运动坐标轴时，为消除检测中的误差，应将机床通电后各移动坐标轴往复运动多次，在机床预热的状态下进行检测。

1.2 检测机床的定位精度

检测高速切削数控机床的定位精度是指机床各个可移动坐标轴在CNC系统与伺服执行机构及电机、齿轮的联合控制下，机床所达到的运动精度与出厂合格指标的符合程度。机床的定位精度主要取决于CNC数控系统与伺服执行机构的数据传送误差以及机械部件间的传动误差，通过试切零件所出现的位置精度误差能够反映出机床定位精度的高低。检测高速切削数控机床的定位精度主要有以下几方面内容：（1）机床运动的直线定位精度、曲线定位精度及其重复定位精度。（2）机床运动的回转定位精度及回转角度误差。（3）机床运动的反向误差与反向间隙补偿误差。（4）回转运动的反向误差。（5）过象限定位精度。（6）零点返回位置精度。（7）直线轴运动的失动量。（8）回转轴运动的失动量。

1.3 检测机床的切削精度

机床的切削精度是由机床本身的制造精度、机床运行中的定位精度、被加工零件的材质、所选用切削刀具的材质等诸多因素共同影响而形成的一项综合精度指标。对机床的切削精度进行检测时，可以是单项检测，也可以是综合项目检验。作为单项检测的内容主要有：外型面的加工精度、内型面的加工精度、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 检验的机床综合性能

高速切削数控机床的综合性能检测主要包括主传动系统的性能、进给传动系统的性能、自动换刀系统的性能、定位夹紧装置的性能、机床自润滑系统的性能、冷却系统的性能及各种附属装置的性能等等。

2 高速切削数控机床验收流程

高速切削数控机床验收的可分两个部分进行：机床出厂前的预验收和机床采购方终端验收。

2.1 机床出厂前的预验收

为了检验机床的工作性能可否满足采购方对零件的加工质量要求及批量生产的要求，机床制造方必须对机床进行预验收。生产商只有在机床经过连续运转时间检测、附加载荷实验以及试切削加工等项目合格后方可对机床进行预先验收。预验收必须包括：试切削零件的精度要求及连续加工的零件数量、机床满负荷连续运转时间、机床性能指标、安全性、防护效果等等。高速切削数控机床预验收主要有以下几方面：（1）机床主要零部件的制造精度是否符合要求。（2）机床的各项参数及备件数量是否达到用户要求。（3）机床的装配形状及位置精度等各项标准是否符合要求。（4）对试切零件进行加工，检查其质量是否达到技术要求。

预验收的合格，该批次机床在采购方与生产商协商后即可发往设备采购方所在地；在此期间生产商应负责机床在运输过程中的各种意外损失。当设备到达目的地后，采购方应预先支付80%的机床购买款。因此，预验收对采购方来说是一项非常重要的步骤，不可忽视。

2.2 机床采购方的终端验收

终端验收工作主要是由采购方根据机床出厂合格证上的各项验收标准及己方实际所拥有的检测设备，来检测机床的各项性能指标。此次的检测数据将作为该机床的最原始资料存入采购方的机床技术档案中，今后维修时将以此作为原始依据。高速切削数控机床的终端验收应按照国家颁布的《高速切削数控机床的制造与验收技术要求》进行，若在验收过程中出现分歧，应以国家有关执行标准为依据，双方通过和平协商进行解决。终端验收的过程分为以下几个步骤：

2.2.1 开箱检验

抵达采购方场地的高速切削数控机床，设备管理处应及时进行机床的卸车与安装，防止长期搁置户外所造成的机床电器受潮。相关人员应及时对机床进行开箱检查。参与此项工作的人员应包括设备负责人、机床使用者等。开箱检验项目的包含：（1）机床装箱清单；（2）按照装箱清单清点机床备件的数量、规格及其完好程度；（3）机床附带工具、机械维修文字资料、电器维修图形资料、机床操作说明书、机床合格证关键文件；（4）检查主控机、电器柜、工作台面等有无磕碰、变形与锈蚀等现象，并逐一如实填写“机床开箱验收卡”。开箱检验时如果发现有残件、缺件或工具规格不符，以及机床遭到严重的碰撞损伤、甚至变形等足以影响机床使用的情况，应及时与生产商反映、取证及索赔等。

需要说明的是，一般机床的验收都是以生产方出厂时的检验项目来进行的，同时按照购买合同中的技术协议或条款中约定的检验项目来检查。机床生产方不会将机床所有配件的配置清单和型号附于协议中，但购买方可以特殊与其约定一些关键的零部件，如主轴轴承和丝杆等。

2.2.2 外观检查

外观检查主要包括机床的外观和电器柜的开箱检查，指采购方在不使用任何辅助仪器，只通过观察就可以进行的各种检查。例如：机床铸件有无损伤，机床外漆有无损伤与脱落，机床各部分是否联接可靠，机床电器柜内的走线是否零乱，电器控制柜中的数据显示单元、PLC电路板、伺服系统等部件是否有破损，机床防护装置是否完好，外部电线是否有无裸漏等等。

2.2.3 机床性能及功能的验收

（1）机床性能的验收

机床性能的验收主要通过机床的试运行，检查机床各运动部件在启停和运转过程中有无异常象声响，主轴旋转有无噪音、皮带是否打滑、冷却装置及防护装置是否正常工作。检查机床硬限位与软限位装置是否安全可靠，各运动部件的自保护功能、电压欠缺保护功能、电机过热或过载自动停机功能等等。

（2）机床功能的验收

机床所配备的数控系统因机床类型的不同而各有差异，但同一型号的数控系统所具有的标准功能是相同的。机床功能的检测与验收就是使用者按照随机配备的机床操作说明书，采用手动或自动的方式检测设备所具有的主要功能，如：采用手动操作检验手动操作的准确性；采用点动操作检验动作的灵活性及稳定性；任选一主轴做启动、停止、正转、反转的连续性试验；主轴无极转速变换试验；冷却与润滑系统检验；夹紧装置的灵活性与可靠性试验；程序的编辑与输入试验；刀具位置补偿、间隙补偿、螺距补偿功能性试验等。

机床功能检验的最好方式是由机床操作者编制一个检验程序，让机床在负载与空载两种情况下连续运行12小时或24小时，检验机床各运动项目动作的可行性和平稳性，在轻切快跑与重切慢跑两种方式下充分发挥机床的极限性能。用于检验的程序应尽可能把机床的功能全部包括进去，以达到充分检验各项功能的效果。需要注意的是当生产商所提供的机床零部件质量较差时，厂家有可能会通过对机床补偿值的调整来达到用户所要求的标准。这种利用软件参数调整来替代更换零部件的方法，降低了机床的维修成本，却侵害了用户的利益。最后提醒用户要检查机床的串口通讯是否正常，以保证日后生产加工的正常运行。

参考文献

[1]钱锐.机电一体化技术[M].高等教育出版社.

[2]张秀玲.数控加工技师手册[M].机械工业出版社.

[3]夏燕兰.数控机床电气控制[M].机械工业出版社.