《數控機床機械裝調技術》教案項目名稱項目六數控車床精度檢驗與調整任務名稱任務一數控車床幾何精度檢驗課時分配4理論課時1實踐課時3授課班級教學目標1.理解臥式數控車床幾何精度檢驗標準。2.掌握數控車床主要幾何精度檢驗與調整方法。3.明確機床幾何精度的概念。重點、難點重點數控車床主要幾何精度檢驗與調整方法。難點臥式數控車床幾何精度檢驗標準。教學方法與手段教學方法：以項目教學法為主，靈活運用“情景導入”“案例分析”“任務驅動”“實驗演示”等多種教學方法，引導學生主動參與，積極思考，通過自主探究、合作學習、角色扮演等方式，將教學過程轉化成為學生探求新知掌握新知的過程關的。教學手段：多媒體教學，PPT，網絡資源、亞龍YL-558型數控實訓設備教學評價以小組為單位進行成果驗收，填寫評價反饋表。教師進行點評，強調正確做法，完成知識的內化。教學過程教學內容學生活動教師活動課前準備情景導入知識引導任務實施任務評價學生課前預習相關內容播放一段工廠中數控機床幾何精度檢驗的視頻。隨著數控技術的發展，數控機床被普遍的應用在了生產中代替了傳統的機床，因此工廠中不僅需要大量的數控機床的操作人員，也需要相應的設備維護人員，而這正是學習本課程的原因。一、數控車床幾何精度概念機床的幾何精度是指機床某些基礎零件工作面的幾何精度。它是指機床在不運動的情況下檢測的精度，也成為靜態精度。幾何精度檢驗必須在地基完全穩定、地腳螺栓處于壓緊的狀態下進行。考慮到地基可能隨時間而變化，一般要求機床使用半年后，再復校一次幾何精度。機床幾何精度還決定了加工精度的各主要零部件之間以及這些零部件運動軌跡之間的相對位置容差。幾何精度直接影響機床的加工精度。二、數控車床常見幾何精度檢驗項目常見的幾何精度檢驗項目主要有床身導軌精度、尾座移動對溜板移動的平行度、主軸端部跳動、主軸錐孔徑向跳動等10多項，具體參考附錄表7-5。三、常見幾何精度的檢驗方法1．導軌直線度檢驗工具：精密水平儀檢驗方法：在溜板上靠近導軌處，縱向放置一水平儀。等距離移動溜板檢驗。將水平儀讀數依次排列，畫出導軌偏差曲線，曲線相對其兩端點連線的最大坐標值就是導軌全長的直線度誤差。2．溜板移動在ZX平面內的直線度檢驗工具：千分表、頂尖、等徑檢驗棒、內六角扳手檢驗方法：將磁性表座固定在溜板上，使千分表測頭觸及主軸和尾座頂尖間的等徑檢驗棒表面上，調整尾座，使千分表在檢驗棒兩端讀數相等。移動溜板在全部行程上進行檢測，讀數最大誤差就是直線度偏差。3．主軸端部的跳動檢驗工具：千分表、專用檢具檢驗方法：使千分表表頭觸及測量表面。a)插入主軸錐孔的檢驗棒端部的鋼球上，b)主軸軸肩支承面上（沿主軸軸線方向施加一力F,旋轉主軸檢測。a）b)兩項偏差均取千分表讀數的最大差值即主軸端部跳動。4．主軸錐孔線的徑向跳動檢驗工具：主軸檢驗棒、千分表檢驗方法：將主軸檢驗棒插入主軸錐孔內，固定磁性表座，使其測頭觸及主軸檢驗棒表面。a)靠近主軸端面。b)距離主軸端面L處。旋轉主軸檢驗。拔出檢驗棒，相對主軸旋轉90度，重新插入主軸錐孔依次重復三次。a）b)偏差分別計算。四次測量結果的平均值就是徑向跳動誤差。5．主軸軸線對溜板移動的平行度檢驗工具：主軸檢驗棒、千分表檢驗方法：將主軸檢驗棒插入主軸錐孔內，固定磁性表座，使其測頭觸及主軸檢驗棒表面。a)在ZX平面內b)在YZ平面內。移動溜板檢測。將主軸旋轉180度，再同樣測量一次。a）b)偏差分別計算，兩次測量結果的代數和之半就是平行度誤差。6．頂尖的跳動檢驗工具：頂尖、千分表檢驗方法：將頂尖插入主軸孔內，固定磁性表座，使千分表測頭觸及頂尖錐面上，沿主軸軸線施加一力F,旋轉主軸檢驗。7．尾座套筒軸線對溜板移動的平行度檢驗工具：千分表檢驗方法：尾座頂尖套伸出量約為最大伸出長度的一半，并鎖緊。固定磁性表座，使千分表測頭觸及尾座套筒的表面。a)在ZX平面內b)在YZ平面內。移動溜板檢測。a）b)偏差分別計算，讀數的最大誤差就是平行度誤差。8．主軸和尾座兩頂尖的等高度檢驗工具：千分表、頂尖、等徑檢驗棒檢驗方法：在主軸和尾座頂尖之間裝入等徑檢驗棒，磁性表座固定于溜板上，千分表測頭觸及檢驗棒表面。移動溜板在檢驗棒兩端檢驗。將檢驗棒旋轉180度再檢驗一次。兩次代數和之半就是等高度偏差。一、工量具準備精密水平儀、頂尖檢驗棒、等徑檢驗棒、端面檢驗棒、主軸檢驗棒、千分表、套筒扳手、活動扳手、內六角扳手等等，如圖6-1所示。圖6-1常用機床精度檢測工量具二、數控車床幾何精度檢驗過程以ZTXC15裝調維修教學車床為例，進行數控車床水平調整，并完成機床常規幾何精度檢驗。任務實施過程可參照表6-1數控車床幾何精度檢驗操作步驟預習學習內容觀看視頻學生聽講小組討論學生聽講小組討論學生聽講小組討論學生訓練學生訓練播放視頻，引導學生進行思考播放PPT知識講解知識講解知識講解教師巡回指導教師巡回指導課后作業1．數控機床精度檢驗主要依據的國家標準有哪些？這些標準各用在哪些場合？2．數控機床的幾何精度檢驗除本任務檢驗項目外，還有哪些項目？教學后記及改進江蘇省常熟中等專業學校《數控機床機械裝調技術》教案項目名稱項目六數控車床精度檢驗與調整任務名稱任務二數控車床定位精度檢驗課時分配4理論課時1實踐課時3授課班級教學目標1、通過以激光干涉儀為例介紹數控車床定位精度的檢驗操作訓練，掌握數控機床的定位精度的檢測方法。2、學會參照數控機床定位精度檢驗標準ISO230-2標準和國標GB/T25659.1-2010，認識到數控機床的定位精度會對機床加工精度產生重要影響，例如會影響到孔隙加工時的孔距誤差，輪廓加工中的位置誤差等等。重點、難點重點利用激光干涉儀測量數控車床定位精度的檢驗操作訓練。難點認識到數控機床的定位精度會對機床加工精度產生重要影響。教學方法與手段教學方法：以項目教學法為主，靈活運用“情景導入”“案例分析”“任務驅動”“實驗演示”等多種教學方法，引導學生主動參與，積極思考，通過自主探究、合作學習、角色扮演等方式，將教學過程轉化成為學生探求新知掌握新知的過程關的。教學手段：多媒體教學，PPT，網絡資源、亞龍YL-558型數控實訓設備教學評價以小組為單位進行成果驗收，填寫評價反饋表。教師進行點評，強調正確做法，完成知識的內化。教學過程教學內容學生活動教師活動課前準備情景導入知識引導任務實施任務評價學生課前預習相關內容播放一段工廠中激光干涉儀對機床精度檢驗的視頻。隨著數控技術的發展，數控機床被普遍的應用在了生產中代替了傳統的機床，因此工廠中不僅需要大量的數控機床的操作人員，也需要相應的設備維護人員，而這正是學習本課程的原因。一、激光干涉儀簡介激光干涉儀是利用激光的波長作為長度最小單位，對數控設備（數控車床、數控銑床、加工中心）等的位置精度等指標進行檢測的精密測量儀器。激光干涉儀有單頻的和雙頻的兩種。單頻激光干涉儀：從激光器發出的光束，經擴束準直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動反射鏡反射回來會合在分光鏡上而產生干涉條紋。當可動反射鏡移動時，干涉條紋的光強變化由接收器中的光電轉換元件和電子線路等轉換為電脈沖信號，經整形、放大后輸入可逆計數器計算出總脈沖數，再由電子計算機算出可動反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時，要求周圍大氣處于穩定狀態，各種空氣湍流都會引起直流電平變化而影響測量結果。雙頻激光干涉儀：在氦氖激光器上，加上一個約0.03特斯拉的軸向磁場。由于塞曼分裂效應和頻率牽引效應,激光器產生f1和f2兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振光（約1-2MHz頻差）。雙頻激光干涉儀就是以這兩個具有不同頻率的圓偏振光作為光源。雙頻激光干涉儀對由光強變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強。目前，用于數控機床精度檢測的一般均為雙頻激光干涉儀。1．激光原理測量原理是把兩束波長相同的光波重合在一起形成干涉。其合成結果因兩個光波相位差不同而不同，用該相位差來確定兩個光波的光路誤差變化。采用激光作為發光源主要基于以下三個關鍵特性：波長精確已知，能實現精確測量；波長短，能實現精密測量和高分辨率測量；所有光波均為同相，能實現干涉條紋。氦氖激光管：大多數現代激光干涉儀均使用氦氖激光管，這些激光管具有633納米的波長輸出，如圖6-2所示。當高壓連接在陽極和陰極之間時，混合氣體被激發，形成激光光束。當激光光束在兩個反射鏡之間來回共振時激光光強被放大。一些光透射出陽極反射鏡，成為輸出激光光束。圖6-2氦氖激光管結構2．線性干涉原理干涉鏡分很多種，激光干涉儀一般所用的是線性角錐反射鏡系統。如圖6-3所示，激光頭發出的光被分光鏡（A）分成兩束光，大約一半激光被射到固定角錐反射鏡（B）上，形成參考光束，另一半激光射到移動角錐反射鏡（C）上，形成測量光束。角錐反射鏡將兩束光返回到分光鏡中，光束疊加并彼此干涉，產生兩種干涉：（1）相消干涉。一束光的峰值被波谷抵消，產生暗條紋。（2）相長干涉。一束光的峰值被另一束光的波峰加強，產生明條紋。圖6-3線性干涉原理3．運動測量原理如果測量光路長度改變（角錐反射鏡移動），干涉光束的相對相位將改變。由此產生的相長干涉和相消干涉的循環將導致疊加光束強度的明暗周期變化。例如：角錐反射鏡每移動315nm(因此移動會造成633nm的光路長度變化，就會出現一個光強變化循環（明-暗-明）。通過這些循環來測量移動，在這些循環之間進行相位細分，實現更高分辨率（1nm）的測量。二、雷尼紹（Renishaw）激光干涉儀介紹Renishaw公司是一家英國企業，雷尼紹激光干涉儀主要用于數控機床及三坐標測量機位移精度和幾何精度的測定與評價，一直以來是世界范圍內計量、測量科學領域的創新引領品牌。XL80型激光干涉儀是目前雷尼紹公司干涉儀中的主要品牌。其硬件結構主要有：鐳射頭、環境補償系統、安裝組件、角度反射鏡、角度分光鏡、鐳射頭微調平臺等等。如表6-3所示。一、工具準備雷尼紹激光干涉儀(XL80)，內裝組件包含：鐳射頭、環境補償系統、安裝組件、角度反射鏡、角度分光鏡、鐳射頭微調平臺，電腦1臺（安裝LaserXL軟件）。二、激光干涉儀定位精度檢驗過程根據數控機床機構，本任務以數控車床其中一個軸為例，介紹激光干涉儀進行直線定位精度檢測的操作過程。檢測過程主要包括：激光干涉儀安裝