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为适应用户的不同需要，国际市场上推出了品种繁多的加工中心。一方面对用户带来方便，扩大了选购加工中心的范围，特别是专业性较强的用户，可选购到适合本公司使用的机床。但对那些专业性并不很强的用户带来麻烦，要在基本性能相似的机床中去进行决择，以便选购到适合本公司使用要求且廉价的加工中心。通常，用户在选购加工中心之前，首先要从经济和技术两方面对其进行评价。 所谓经济评价主要是指机床的价格，所需配购任选附件的价格和售后服务费用等。技术评价是对加工中心的技术性能作全面评价。只有充份掌握某种型号加工中心的技术性能之后，才能对它?quot;成本性能'作出较为完满的结论。通常，对加工中心进行技术评价的项目可分为以下3大类： · 规格其中包括加工空间的尺寸大小，主轴转速范围，进给速度范围，规范刀具的大小和范围，数控装置的能力和任选附件种类的多少等。 · 性能其中包括静态精度、加工精度、移动精度、定位精度、热变形状况和抗振动性能等。 · 其它其中包括与系统的适应性，维修保养是否方便，技术支持体制和安全性等。 近几年来，国际标准化组织(ISO)开发了一些对机床性能进行评价的方法，并制订了静态精度加工精度、定位精度、重复精度、热变形及圆周运动等试验的标准。为了便于大家了解和应用这些标准，本文将对圆周运动试验和定位精度试验的有关内容作一介绍。 圆周运动试验及其应用 圆周运动的试验方法 在ISO230/4圆周运动试验标准中共规是了3种试验方法。 · 用一维测头和基准圆筒的方法。 · 用两维测头和基准圆板的方法。 · 用球棒方法。 圆周运动试验的应用范围很广，可用于购入新机床之后的入厂检验，定期保养检查时的测试，还可用于对数值控制各种参数的调整等。 特别是在利用圆孤插补指令进行加工时，它可发挥巨大的作用。即使在几何形状误差中，可从轨方便也看出垂直度的状况。还有是测量侧隙，即使是按照定位精度试验那样测量进给停止位置的静态方法，实际上也是利用进给速度来测量侧隙。这是一个很重要的特点。利用圆周运动试验可对以下项目作出判断。 · 圆度精度其中包用圆弧插补加工时的工件圆度，转换象限时的凸搭大小（突出运动的程度），滚珠丝杠的安装精度（出现周期性误差）。 · 侧隙精度即两根轴之间的侧隙的大小（实际上是用进给速度进行评价）。 · 几何形状精度即垂直度误差的大小和直线度误差的大小。 · 定位精度即两根轴定位精度的一致性程度及对间距误差进行修正的大小。 · 数值控制的调整程度即对伺服增益的调整程度（位置环增益、速度环增益）和跟误差（速度上升时的半径缩小状况）。 圆周运动试验结果的应用 对机床性能进行评价圆周运动试验是从使用G编码的G02和G03的3个平面，即XY平面、YZ平面和ZX平面内圆弧插补运动的结果了解： · 在几何形状运动误差范围内的垂直度和直线度。 · 在数控装置参数设定范围内，对增益（位置环增益、速度环增益），间距误差补和侧隙误差补偿是否适当。 · 伺服机构的固有半径缩小。 · 其它误差，如防护罩伸缩和其它运动工作台等的编码、支架等是否有物理性干涉。 预计今后将用于交付机床的最初阶段对进给速度和测量半径等各种变化加以测定。如果一台机床看上去有明显的误差，其原因不外乎是有侧隙、垂直度出现误差、位置环增益不一致和半径缩小等4个方面。特别是最近对高速旋转的小直径立铣刀进给时，其速度比以往的速度高得多，因而圆周运动试验成为一种重要的评价因子。对被加工工件精度的预测从圆周运动的测量结果可以很好地掌握被加工件的圆度状况。 当用旋转刀具切削时，将出现大于刀具半径的平均化效果，往往辨认不出用圆周运动试验所获的微小凹凸现象。这是因为被切削工件受刀具和切屑的影响所造成的。而由圆周精度运动所得到的轨不包含这种影响。 但从来自用户的圆周运动试验结果和用圆度测量仪测出的结果来看，圆周运动试验的结果并不很准确，而用切削方法可获得较精确的结果*C因而有人提出不再使用圆周运动试验结果的意见。产生上述问题的主要原因是在用圆度测量仪进行测量时要使用低通滤波器。如果用15和25波峰截止时就与圆周运动试验结果不相吻合。用500波峰截止时则完全可以取得一致。最近，在加工小零件和小型模具部件时，发现用上述数控装置参数设定对半径缩小的影响大于小半径圆周运动轨的机床几何形状误差。 但目前很难购买到可测量小半径的装置，所以希望开发廉价的测量装置。选购加工中心对圆周运动轨的调查根据使用目的，事先对机床的圆周运动轨进行调查，则可以对该机床是否能满足加工精度要求作出判断，并对整个圆的形状，调换象限时突搭的大小，微小的振动成份，周期性误差、由间距误差补偿形成的台阶差等固有差值加以确认。 可以直率地说，这些都是技术能力引发的差值。例如频繁地实施间距误差补偿，那么就可发现间距误差补偿处轨的台阶差。当这种台阶差值大到不能忽略时，那么说明这种间距误差补偿方法不适当。可以说是因为采用了误差大的滚珠丝杠和刻度尺所致。这种事前进行圆周运动轨的调查，可以清楚地显示出机床结构的设计技术和装配技术，如导准面的设计技术，进给驱动系统的设计技术，以及它们与数控参数的复杂聚合度特征。 定位精度试验定位精度试验的重要性按照ISO230/2标准的定位精度试验，是在整个移动长度范围内（对长度小于2,000mm的轴而言），对指定的最少5点，最多21点目标进行定位，然后对求出的经5次往复运动的各目标位置的设定值与实际停止位置的偏差值进行评价。将用激光测长仪所获得的离差平均值及其离散作为指针，求出测量值的标准离差σ，按指定项目求出评价值。评价项目共有最大逆转差B=max[1Bil]、平均反复差B=1/mBi、单方向反复精度R↑=max[Ri↑]与R↓=max[Ri↓]和双向反复精度R=max[R1]等10项。 欲求出这些评价值并不是一件很简单的事情。但这些评价值不仅能证明它与加工精度的相关性，还可以认别各项目与尺寸精度关系的密切程度。定位精度利用的数据是列于表格中的各种参数。如果对以标准为基础的表示方法不甚理解，那么很可能徒劳地选择了过高精度的机床。若在自己工场中安装好机床、以后直接对它进行测量，就有可能无法测出其最初的精度。标准中规是的基本条件是全面地综合了用户和制造厂的意见而确定的。其中有进给速度（包括快速进给和特定的进给速度），预热运转条件（如何预热运转？用何种进给条件实施？）以及测量环境温度（如何设置恒温宝？恒温宝的温度如何？）等。这些项目事先都应该加以确定。上面已经讲过，在选择机种时都要对产品样本中的数值加以比较。但必须注意的是列于产品样本中的数值几乎不说明是在怎样条件下获得的。但在实际使用中，很可能用户所具备的条件与制造厂的条件不一致，致使测试结果与样本中的数值不相符合。 试验条件之一是预热运转条件。有的机床的一根轴需要连续运转几个小时之后才能稳定。而在工场中，通常经预热运转之后即开始测量。有时由于机床逐渐冷而出现目标位置之间距离不断缩短的现象。为了得到稳定的结果，在未经预热运转的条件下，用非常短的时间进行测量。 按照标准的规定测量5次，然后进行反复测量。这样基本上可以掌握机床的稳定状态。定位精度试验结果的应用定位精度试验的结果可以作为间距误差补偿和侧隙补偿值加以应用。上面所介绍的定位精度试验结果与被加工件的尺寸精度和位置精度有直接的关系。ISO标准中对双向定位反复精度的重视程度甚于单方向定位时的反复精度。因为对于目标位置来讲，当工件从正方向和负方向分别接近刀具时的尺寸离散程度大于从一个方向接近刀具的离散程度。例如在加工立方体的侧面时，显示出两个平面之间尺寸估算值的精度最差。 总之，在选择机种时所实施的定位精度试验，希望在完全适合于用户使用状能下进行，并使用所获得的评价结果。定位精度试验的问题定位精度试验中的主要问题是没有在完全适合于用户使用状态的条件下进行测定。特别是在大批量的续生产时，为了加工大量零件机床需运转很长时间。在这个期间是否始终能稳定在与定位精度试验所得结果相同的位置处是一个很大的问题。这种现象对以往数控机床加工精度要求为10um水平时，还没有多大问题。 而现在产品的加工精度要求达到超微米的水平，那就不能忽视由于机床在运转中温度变化而引发的定位精度变化。所以现在特别强调购入新机床之后，必须在与实际加工状态相符合的条件下进行定位精度试验。 |
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