[科普中国]-精度保持性

在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度，称之为精度保持性。

精度保持性是指机床长期保持其原始精度的能力。该项指标是由机床某些关键零件的首次大修期所决定。为提高零件耐磨性，需注意选材、热处理、润滑与防护等。中型机床的首次大修期应保证在8～10年以上1。

影响因素精度保持性是在正常使用条件下，机床能在较长时间内保持其精度特性的能力。精度保持性主要取决于设计、制造、装配、高速和修理质量。同时也与使用和维护有密切关系。

影响数控机床加工精度的因素很多，如编程精度、插补精度、伺服系统跟随精度、机械精度等。在机床使用过程中还会有很多影响加工精度的因素发生，如温度、振动、磨损的影响等等。对用户选用机床而言，主要考虑的是综合加工精度，即加工一批零件，然后进行测量、统计、分析误差分布情况2。

影响精度保持性的主要因素是磨损。磨损的影响因素十分复杂，如结构设计、工艺、材料、热处理、润滑、防护、使用条件等。

机床精度和功能的调试对于小型数控机床，整体刚性好，对地基要求也不高，机床到位安装后就可接通电源，调整机床床身水平，随后就可通电试运行，进行检查验收。为了机床工作稳定可靠，对大中型设备或加工中心，不仅需要调水平，还需对一些部件进行精确的调整。调整内容主要有以下几项：

①在已经固化的地基上用地脚螺栓和垫铁精调机床床身的水平，找正水平后移动床身上的各运动部件（立柱、溜板和工作台等），观察各坐标轴全行程内机床的水平变化情况，并相应调整机床几何精度使之在允差范围之内。在调整时，主要以调整垫铁为主，必要时可微调导轨上的镶条和预紧滚轮等。一般来说，只要机床质量稳定，通过上述调整可将机床调整到出厂精度。

②调整机械手与主轴、刀库的相对位置。首先使机床自动运行到换刀位置，再用手动方式分步进行刀具交换动作，检查抓刀、装刀、拔刀等动作是否准确恰当。在调整中采用一个校对检验棒进行检测，有误差时可调整机械手的行程或移动机械手支座或刀库位置等，必要时也可以改变换刀基准点坐标值的设定（改变数控系统内的参数设定）。调整好以后要拧紧各调整螺钉，然后进行多次换刀动作，最好用几把接近允许最大重量的刀柄进行反复换刀试验，达到动作准确无误，不撞击、不掉刀。

③带APC交换工作台的机床要把工作台运动到交换位置，调整托盘站与交换台面的相对位置，达到工作台自动交换时动作平稳、可靠、正确。然后在工作台面上装上70%～80%的允许负载，进行多次自动交换动作，达到正确无误后紧固各有关螺钉。

④仔细检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否符合随机资料中规定数据，然后试验各主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况等。各种运动方式（手动、点动、自动方式等）、主轴换挡指令、各级转速指令等是否正确无误。

⑤检查辅助功能及附件的正常工作，例如机床的照明灯、冷却防护罩和各种护板是否完整；往冷却液箱中加满冷却液，试验喷管是否能正常喷出冷却液；在用冷却防护罩条件下冷却液是否外漏；排屑器能否正确工作；机床主轴箱的恒温油箱能否起作用等2。

提高精度保持性的建议几何精度保持性方面提高措施应集中在设计和制造阶段的精度合理保证。造成导轨滑块非正常磨损的主要因素有：考虑移动部件质心位置变化造成的基础件变形、基础件内应力释放变形、装配应力造成的螺栓蠕变等。因此提高保持性的措施，在设计阶段有：地脚螺栓的数量和布局优化，导轨面的等刚度设计或反变形设计，考虑重力影响的大型结合面的精度设计；在制造阶段有：内应力的合理控制，动静结合面的小或无应力装配3。

主轴精度保持性方面提高措施应集中在设计和制造阶段的精度合理保证。造成轴承非正常磨损的主要因素有：主轴轴承间隙（配合）的设计，轴承预紧力的合理设置，以及主轴密封、润滑。因此提高保持性的措施，在设计阶段有：考虑工作状态造成的各种变形，合理地选择轴承与主轴及主轴箱的配合、冷却参数的选择、密封结构选择等。在制造阶段有：预紧力大小的选择及其在服役状态下的保证措施。

运动精度保持性方面提高措施应集中在制造和使用阶段的精度恢复上。造成运动精度衰退的主要因素有：运动部件非正常磨损造成的机械参数变化、电器参数老化造成的电器参数变化及两者间的机电参数不匹配。因此提高运动精度保持性，在使用阶段为：机电参数的自适应控制。为了达到自适应控制，需要研究机械参数、电器参数的辨识及自适应控制算法3。

整机精度监控方面提高措施应集中在使用阶段监控机床的工作环境和运行状态上。造成精度非正常磨损的主要因素有：润滑油的清洁度，切削力的过载，环境温度的变化等。因此提高运动精度保持性，在使用阶段监控的参数有：润滑油的清洁度、切削力、主轴参数、环境温度、湿度、振动等。同时，对于不同类型的机床和特点，选择合适的监控参数以及参数阈值的设定是保证数控机床精度保持性的重点3。

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学