GB/T 34880.2-2017 五轴联动加工中心检验条件 第2部分：立式机床精度检验

　　ICS 25 . 040 . 10 J 50

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34880 . 2—2017

　　五轴联动加工中心检验条件第 2 部分：立式机床精度检验

　　Testconditionsforthe5-axissimultaneousmachiningcenters—

　　part2：Testingoftheaccuracyforverticalmachine

　　2017-1 1-01 发布 2018-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

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　　前 言

　　GB/T 34880《五轴联动加工中心检验条件》分为三个部分：

　　— 第 1 部分：卧式机床精度检验;

　　— 第 2 部分：立式机床精度检验;

　　— 第 3 部分：技术条件。

　　本部分为 GB/T 34880 的第 2 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分由中国机械工业联合会提出。

　　本部分由全国金属切削机床标准化技术委员会(SAC/TC 22)归口 。

　　本部分起草单位：南通航智装备科技有限公司、国家机床质量监督检验中心、四川普什宁江机床有限公司、沈阳机床(集团)昆明机床股份有限公司、上海第三机床厂、四川长征机床集团有限公司、大连机床集团有限公司。

　　本部分主要起草人：薛佳南、邵松林、李祥文、张勤、孙波、陈伟、王晓慧、付承云。

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　　五轴联动加工中心检验条件第 2 部分：立式机床精度检验

　　1 范围

　　GB/T 34880 的本部分规定了五轴联动立式加工中心的几何精度、定位精度和重复定位精度、工作精度的检验要求、检验方法以及相应的公差。

　　本部分适用于线性轴线行程至 2 000 mm 的五轴联动立式加工中心(以下简称机床)。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 17421 . 1—1998 机床检验通则 第 1 部分：在无负荷或精加工条件下机床的几何精度

　　GB/T 17421 . 2—2016 机床检验通则 第 2 部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定GB/T 19660—2005 工业自动化系统与集成 机床数值控制 坐标系和运动命名

　　GB/T 25379.1—2010 机床通用部件 工件随行托板 第 1 部分：名义尺寸至 800 mm 的工件随

　　行托板

　　GB/T 25379.2—2010 机床通用部件 工件随行托板 第 2 部分：名义尺寸大于 800 mm 的工件

　　随行托板

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　五轴联动立式加工中心 5-axissimultaneousmachiningcenterwithverticalspindle

　　具有五个数控轴线，即三个线性轴线(X、Y、Z)和两个回转轴线(A、B、C任意组合)，可实现五轴联动的立式加工中心。

　　4 一般要求

　　4 . 1 测量单位

　　本部分中所有线性尺寸、偏差和相应的公差的单位为毫米(mm);角度尺寸的单位为度(°) ,角度偏差和相应的公差用比值表示，但在某些情况下为了清晰，可用微弧度( μrad)或角秒(″)表示。表达式的

　　等效关系如下：

　　0.01/1 000= 10 × 10- 6 = 10 μrad≈2″

　　4 . 2 执行标准

　　使用本部分时，机床检验前的安装、主轴和其他运动部件的升温、检验方法和检验工具的推荐精度

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　　按 GB/T 17421 . 1—1998 的规定;机床的定位精度和重复定位精度检验按 GB/T 17421 . 2—2016 的规定。

　　4 . 3 检验顺序

　　本部分所列出的检验项 目 的顺序，并不表示实际的检验顺序。 为了装拆检验工具和检验方便，可按任意次序进行检验。

　　4 . 4 检验项目

　　检验机床时根据结构特点确定检验项 目，并不是必须检验本部分中的所有项 目 。 为了验收 目 的而要求检验时，可由用户取得制造厂同意，选择一些感兴趣的检验项 目，但这些检验项 目应在机床订货时明确提出。

　　4 . 5 检验工具

　　本部分所规定的测量方法和检验工具仅为举例。 可以使用相同指示量和至少具有相同精度的其他

　　检验工具。指示器应具有 0 .001 mm 或 2″的分辨力。

　　4 . 6 试件的型式

　　本部分中提供了三种型式试件，第一种为轮廓加工试件 M1,第二种为平面铣削试件 M2,第三种为圆锥台试件 M3 。试件 M1 有三种规格，试件 M2 和试件 M3 均有两种规格。

　　在特殊要求下，例如对机床的性能综合评定，可按制造厂和用户之间的协议确定加工试件的型式和数量。

　　4 . 7 工作精度

　　工作精度检验，应在精切加工后进行。

　　4 . 8 简图

　　为简明起见，本部分的几何精度检验仅附一种结构型式的机床简图。

　　4 . 9 托板

　　对于带有几个托板工作的机床，涉及到托板的固有几何特性或与机床轴线有关的运行状态的检验(检验项 目 G15 至 G20) ,如果在机床订货协议中没有明确规定，仅对锁紧在工作位置上的任意一个代表性托板进行。

　　4 . 10 软件补偿

　　当软件设备能补偿某些几何偏差时，相关的检验项目可以按制造厂和用户的协议，在用或不用这些补偿的情况下进行检验。 当使用软件补偿时，宜在检验项 目 中标明。

　　4 . 1 1 机床结构

　　本部分中的机床的坐标和运动方向按 GB/T 19660—2005 的规定，图 1 包含了显示部件沿三个线性轴线和两个回转轴线运动的五轴联动立式加工中心的 11 种不同典型结构型式及其坐标、运动方向的示例。 这些结构型式分别用数字 01 至 11 标明，如图 1 所示。 其结构型式分类见表 1 。

　　摆动主轴头式和回转摆动主轴头式五轴联动立式加工中心的特有几何精度检验项 目按附录 A、附录 B。

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　　4 . 12 标志

　　本部分推荐用一种短代码的标志来表示机床的结构型式，这种标志按下列部分给定的顺序组成：

　　a ) “五轴联动立式加工中心”;

　　b ) 本部分标准编号;

　　c) 数字 5 代表五轴联动;

　　d) 字母 V代表“立式”;

　　e) 图 1 中相应框图和表 1 序号栏内标明的数字。

　　示例：主轴箱沿 z 轴线运动，主轴箱滑板沿 犡 轴线运动，滑板沿 Y 轴线运动的可倾工作台结构的五轴联动立式加

　　工中心的标志为：五轴联动立式加工中心 GB/T 34880 . 2 5V01

　　4 . 13 最小公差

　　当实测长度与本部分规定的长度不同时，公差应根据 GB/T 17421 . 1—1998 中 2 . 3 . 1 . 1 的规定，按能

　　够测量的长度折算。折算结果小于 0.005 mm 时，仍按 0.005 mm 计。

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　　图 1 五轴联动立式加工中心典型结构型式图

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　　表 1 五轴联动立式加工中心典型结构型式分类

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　　5 几何精度

　　5 . 1 线性运动的直线度

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　　5 . 2 线性运动的角度偏差

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　　5 . 3 线性运动间的垂直度

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　　5 . 4 主轴

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　　5 . 5 工作台或托板

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　　5 . 6 旋转轴线和线性运动间的垂直度

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　　5.7 旋转轴线间的垂直度

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　　5.8 旋转轴线间的相交度

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　　5.9 旋转轴线和线性运动间的平行度

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　　6 定位精度和重复定位精度检验

　　6 . 1 线性轴线的定位精度和重复定位精度

　　6 . 1 . 1 公差

　　按 GB/T 17421.2—2016 的第 2 章中定义，表 2 给出了线性轴线行程至 2 000 mm 的机床不同测量

　　行程的定位精度和重复定位精度公差。

　　表 2 线性轴线行程至 2 000 mm 的定位精度和重复定位精度的公差 单位为毫米

　　6 . 1 . 2 检验工具

　　可使用激光干涉仪或具有类似精度的其他测量系统(见 GB/T 1742 . 1—1998 中的 5 . 1) 。

　　6 . 1 . 3 备注和执行标准

　　当使用激光干涉仪时，应按照 GB/T 17421 . 1—1998 中的 A. 13 所规定的注意事项。

　　关于检验的执行，应遵循 GB/T 17421 . 2—2016 中所规定的检验过程，尤其是 4 . 3 . 2 所规定的轴线

　　行程至 2 000 mm 的全部检验要求。

　　6 . 2 回转轴线的定位精度和重复定位精度

　　6 . 2 . 1 公差

　　按 GB/T 17421.2—2016 中第 2 章定义，表 3 给出了回转轴线测量行程至 360°的机床定位精度和

　　重复定位精度公差。

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　　表 3 回转轴线行程至 360°的定位精度和重复定位精度公差 单位为角秒

　　6 . 2 . 2 检验工具

　　带分度工作台的激光角度干涉仪，带多面体的 自 准直仪，或可以使用具有类似精度的其他测量系统。

　　6 . 2 . 3 备注和执行标准

　　当使用 自准直仪时，应按照 GB/T 17421 . 1—1998 中的 A. 11 所规定的注意事项。

　　关于检验的执行，应遵循 GB/T 17421 . 2—2016 所规定的检验过程，尤其是 4 . 3 . 2 所规定轴性行程

　　至 360°的全部检验要求。

　　7 工作精度

　　7 . 1 试件型式及尺寸

　　本部分提供了三种型式的试件，即轮廓加工试件、平面铣削试件和圆锥台试件。

　　如果试件来源于之前的切削试验并且可被重新使用时，其特征尺寸差别应保持在与本部分给出的

　　试件尺寸的 ±10%以内。当试件再次使用时，应在新的精加工试验之前进行浅切削来清理所有表面。

　　7 . 2 轮廓加工试件 M1

　　7 . 2 . 1 概述

　　检验不同运动状态下的机床性能。

　　7 . 2 . 2 试件规格与尺寸

　　本部分提供了三种规格的轮廓加工试件，其图形见图 2a) ~c) ,毛坯尺寸见图 2d) ~f)。

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　　a)试件 M1-80图 2

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　　b)试件 M1-160

　　图 2(续)

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　　c)试件 M1-320

　　图 2(续)

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　　d)试件 M1 毛坯-80

　　e)试件 M1 毛坯-160图 2(续)

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　　f)试件 M1 毛坯-320图 2(续)

　　7 . 2 . 3 切削要求、切削材料及切削参数

　　7 . 2 . 3 . 1 切削要求

　　机床按下列要求进行切削：

　　a ) 基准面 B应平行于某一线性轴;

　　b) 镗削 E1~E4 孔应沿定位轴线的正向趋近，镗削 D1~D4 孔应沿定位轴线的负向趋近;

　　c ) 正方形上的菱形(K-L-M-N)应采用两个线性轴插补(如 x 和Y 轴)进行加工;

　　d ) 角度为 3°的两斜面(I 和 J ) ,应采用两个线性轴插补(如 x 和Y 轴)进行加工;

　　e) 由于不同的轮廓面在不同轴向高度加工，应使刀具远离下平面零点几毫米，试件的整体高度取决于使用的固定方法。

　　7 . 2 . 3 . 2 切削材料

　　铸铁或铝。

　　7 . 2 . 3 . 3 切削参数

　　机床的切削参数按下列选取：

　　a) 刀具：推荐使用直径为 30 mm、切削刃为 35 mm 长的同一把立铣刀加工轮廓试件检验面的所有外表面，孔加工使用镗刀;

　　b) 进给率：铸铁 50 mm/min,铝 300 mm/min;

　　c) 进给量：0.05 mm/齿~0.1 mm/齿;

　　d ) 切削深度：径向 0 .2 mm,平面铣削的轴向约为 6 mm。

　　7 . 3 平面铣削试件 M2

　　7 . 3 . 1 概述

　　检验经过双向双刀精面铣后表面的平面度，若机床有一个万能主轴头，也可在其他平面上进

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　　行测试。

　　该检验通常测试按沿 x 轴的纵向运动和沿y 轴的横向运动进行，但也可以按别的方式进行，由制

　　造商与用户协商决定。

　　7 . 3 . 2 试件规格与尺寸

　　本部分提供了两种规格的平面铣削加工试件，尺寸见表 5,其走刀路线见图 3 。

　　图 3 端铣试件走刀图

　　7 . 3 . 3 切削要求、切削材料及切削参数

　　7 . 3 . 3 . 1 切削要求

　　毛坯上应安装一个底座，该底座固定于工作台/托盘或固定装置，为机床提供足够的刚度。 毛坯应先进行初切削以使切削深度尽可能一致。

　　试件的两种尺寸和相关刀具的选择由制造商和用户之间协商决定。

　　7 . 3 . 3 . 2 切削材料

　　试件的材料应由制造商与用户协商一致后决定。

　　7 . 3 . 3 . 3 切削参数

　　机床的切削参数按下列选取：

　　a) 刀具：安装时，径向跳动 ≤0.02 mm;端面跳动 ≤ 0.03 mm;

　　b) 进给率：铸铁 300 mm/min;

　　c ) 进给量：0 . 12 mm/齿 ;

　　d ) 切削深度：不超过 0 .5 mm。

　　其余见表 5 。

　　表 5 平面铣削试件尺寸及切削参数 单位为毫米

　　推荐使用可转位面铣刀(见参考文献)，刀具最大圆角半径和倒角都应大于 2 mm。

　　7 . 4 圆锥台试件 M3

　　7 . 4 . 1 概述

　　检验在五轴联动铣削锥形试件时的切削性能。

　　如果机床上的两个旋转轴在工件端面上，z 轴的定位误差 Ezz不影响检验结果。试件安装见图 4。

　　说明：

　　1 — 试件;

　　2 — 夹具;

　　3 — 回转工作台轴线平均线;

　　4 — 回转工作台。

　　图 4 圆锥台试件安装

　　图 4 表示了工件坐标系中试件的安装位置，适用于有回转工作台的机床，对于两个旋转轴在主轴头

　　上的机床，不需要偏移距离 d。

　　7 . 4 . 2 试件规格及与尺寸

　　本部分提供了两种规格的圆锥台试件，其图形见图 5,圆锥台试件及安装位置尺寸见表 7 。

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　　图 5 圆锥台试件 M2

　　表 7 圆锥台试件及安装位置尺寸

　　7 . 4 . 3 切削要求、切削材料与切削参数

　　7 . 4 . 3 . 1 切削要求

　　试件应安装在主轴头上或工件端面上。 试件应先进行初切削以使切削深度尽可能一致。

　　7 . 4 . 3 . 2 切削材料

　　铸铁或铝。

　　7 . 4 . 3 . 3 切削参数

　　机床的切削参数按下列选取：

　　a) 刀具：推荐使用直径为 20 mm、切削刃 40 mm 长的立铣刀。当 φ20 的刀具不能使用时，可根据制造商和用户之间的协议使用直径小的刀具(例如 φ10) ,但要注意刀具变形的影响;

　　b) 进给率：铸铁 50 mm/min,铝 300 mm/min;

　　c ) 进给量：0 . 05 mm/齿 ;

　　d ) 切削深度：径向 0 . 1 mm。

　　7 . 4 . 4 检验项目及公差

　　检验项目及公差见表 8 。

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　　表 8 检验项目及公差 单位为毫米

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　摆动主轴头式几何精度

　　A.1 摆头

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　　A.2 头架和尾架

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　回转摆动主轴头式几何精度

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 5342—2006 可转位面铣刀