《數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)技術(shù)》教案項(xiàng)目名稱項(xiàng)目六數(shù)控車床精度檢驗(yàn)與調(diào)整任務(wù)名稱任務(wù)一數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)課時(shí)分配4理論課時(shí)1實(shí)踐課時(shí)3授課班級(jí)教學(xué)目標(biāo)1.理解臥式數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。2.掌握數(shù)控車床主要幾何精度檢驗(yàn)與調(diào)整方法。3.明確機(jī)床幾何精度的概念。重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)數(shù)控車床主要幾何精度檢驗(yàn)與調(diào)整方法。難點(diǎn)臥式數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：以項(xiàng)目教學(xué)法為主，靈活運(yùn)用“情景導(dǎo)入”“案例分析”“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”“實(shí)驗(yàn)演示”等多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，積極思考，通過(guò)自主探究、合作學(xué)習(xí)、角色扮演等方式，將教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化成為學(xué)生探求新知掌握新知的過(guò)程關(guān)的。教學(xué)手段：多媒體教學(xué)，PPT，網(wǎng)絡(luò)資源、亞龍YL-558型數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備教學(xué)評(píng)價(jià)以小組為單位進(jìn)行成果驗(yàn)收，填寫評(píng)價(jià)反饋表。教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)正確做法，完成知識(shí)的內(nèi)化。教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)課前準(zhǔn)備情景導(dǎo)入知識(shí)引導(dǎo)任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)學(xué)生課前預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容播放一段工廠中數(shù)控機(jī)床幾何精度檢驗(yàn)的視頻。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床被普遍的應(yīng)用在了生產(chǎn)中代替了傳統(tǒng)的機(jī)床，因此工廠中不僅需要大量的數(shù)控機(jī)床的操作人員，也需要相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)人員，而這正是學(xué)習(xí)本課程的原因。一、數(shù)控車床幾何精度概念機(jī)床的幾何精度是指機(jī)床某些基礎(chǔ)零件工作面的幾何精度。它是指機(jī)床在不運(yùn)動(dòng)的情況下檢測(cè)的精度，也成為靜態(tài)精度。幾何精度檢驗(yàn)必須在地基完全穩(wěn)定、地腳螺栓處于壓緊的狀態(tài)下進(jìn)行。考慮到地基可能隨時(shí)間而變化，一般要求機(jī)床使用半年后，再?gòu)?fù)校一次幾何精度。機(jī)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(yùn)動(dòng)軌跡之間的相對(duì)位置容差。幾何精度直接影響機(jī)床的加工精度。二、數(shù)控車床常見幾何精度檢驗(yàn)項(xiàng)目常見的幾何精度檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有床身導(dǎo)軌精度、尾座移動(dòng)對(duì)溜板移動(dòng)的平行度、主軸端部跳動(dòng)、主軸錐孔徑向跳動(dòng)等10多項(xiàng)，具體參考附錄表7-5。三、常見幾何精度的檢驗(yàn)方法1．導(dǎo)軌直線度檢驗(yàn)工具：精密水平儀檢驗(yàn)方法：在溜板上靠近導(dǎo)軌處，縱向放置一水平儀。等距離移動(dòng)溜板檢驗(yàn)。將水平儀讀數(shù)依次排列，畫出導(dǎo)軌偏差曲線，曲線相對(duì)其兩端點(diǎn)連線的最大坐標(biāo)值就是導(dǎo)軌全長(zhǎng)的直線度誤差。2．溜板移動(dòng)在ZX平面內(nèi)的直線度檢驗(yàn)工具：千分表、頂尖、等徑檢驗(yàn)棒、內(nèi)六角扳手檢驗(yàn)方法：將磁性表座固定在溜板上，使千分表測(cè)頭觸及主軸和尾座頂尖間的等徑檢驗(yàn)棒表面上，調(diào)整尾座，使千分表在檢驗(yàn)棒兩端讀數(shù)相等。移動(dòng)溜板在全部行程上進(jìn)行檢測(cè)，讀數(shù)最大誤差就是直線度偏差。3．主軸端部的跳動(dòng)檢驗(yàn)工具：千分表、專用檢具檢驗(yàn)方法：使千分表表頭觸及測(cè)量表面。a)插入主軸錐孔的檢驗(yàn)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(zhuǎn)主軸檢測(cè)。a）b)兩項(xiàng)偏差均取千分表讀數(shù)的最大差值即主軸端部跳動(dòng)。4．主軸錐孔線的徑向跳動(dòng)檢驗(yàn)工具：主軸檢驗(yàn)棒、千分表檢驗(yàn)方法：將主軸檢驗(yàn)棒插入主軸錐孔內(nèi)，固定磁性表座，使其測(cè)頭觸及主軸檢驗(yàn)棒表面。a)靠近主軸端面。b)距離主軸端面L處。旋轉(zhuǎn)主軸檢驗(yàn)。拔出檢驗(yàn)棒，相對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)90度，重新插入主軸錐孔依次重復(fù)三次。a）b)偏差分別計(jì)算。四次測(cè)量結(jié)果的平均值就是徑向跳動(dòng)誤差。5．主軸軸線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度檢驗(yàn)工具：主軸檢驗(yàn)棒、千分表檢驗(yàn)方法：將主軸檢驗(yàn)棒插入主軸錐孔內(nèi)，固定磁性表座，使其測(cè)頭觸及主軸檢驗(yàn)棒表面。a)在ZX平面內(nèi)b)在YZ平面內(nèi)。移動(dòng)溜板檢測(cè)。將主軸旋轉(zhuǎn)180度，再同樣測(cè)量一次。a）b)偏差分別計(jì)算，兩次測(cè)量結(jié)果的代數(shù)和之半就是平行度誤差。6．頂尖的跳動(dòng)檢驗(yàn)工具：頂尖、千分表檢驗(yàn)方法：將頂尖插入主軸孔內(nèi)，固定磁性表座，使千分表測(cè)頭觸及頂尖錐面上，沿主軸軸線施加一力F,旋轉(zhuǎn)主軸檢驗(yàn)。7．尾座套筒軸線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度檢驗(yàn)工具：千分表檢驗(yàn)方法：尾座頂尖套伸出量約為最大伸出長(zhǎng)度的一半，并鎖緊。固定磁性表座，使千分表測(cè)頭觸及尾座套筒的表面。a)在ZX平面內(nèi)b)在YZ平面內(nèi)。移動(dòng)溜板檢測(cè)。a）b)偏差分別計(jì)算，讀數(shù)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(yàn)工具：千分表、頂尖、等徑檢驗(yàn)棒檢驗(yàn)方法：在主軸和尾座頂尖之間裝入等徑檢驗(yàn)棒，磁性表座固定于溜板上，千分表測(cè)頭觸及檢驗(yàn)棒表面。移動(dòng)溜板在檢驗(yàn)棒兩端檢驗(yàn)。將檢驗(yàn)棒旋轉(zhuǎn)180度再檢驗(yàn)一次。兩次代數(shù)和之半就是等高度偏差。一、工量具準(zhǔn)備精密水平儀、頂尖檢驗(yàn)棒、等徑檢驗(yàn)棒、端面檢驗(yàn)棒、主軸檢驗(yàn)棒、千分表、套筒扳手、活動(dòng)扳手、內(nèi)六角扳手等等，如圖6-1所示。圖6-1常用機(jī)床精度檢測(cè)工量具二、數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)過(guò)程以ZTXC15裝調(diào)維修教學(xué)車床為例，進(jìn)行數(shù)控車床水平調(diào)整，并完成機(jī)床常規(guī)幾何精度檢驗(yàn)。任務(wù)實(shí)施過(guò)程可參照表6-1數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)操作步驟預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容觀看視頻學(xué)生聽講小組討論學(xué)生聽講小組討論學(xué)生聽講小組討論學(xué)生訓(xùn)練學(xué)生訓(xùn)練播放視頻，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考播放PPT知識(shí)講解知識(shí)講解知識(shí)講解教師巡回指導(dǎo)教師巡回指導(dǎo)課后作業(yè)1．?dāng)?shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)主要依據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有哪些？這些標(biāo)準(zhǔn)各用在哪些場(chǎng)合？2．?dāng)?shù)控機(jī)床的幾何精度檢驗(yàn)除本任務(wù)檢驗(yàn)項(xiàng)目外，還有哪些項(xiàng)目？教學(xué)后記及改進(jìn)江蘇省常熟中等專業(yè)學(xué)校《數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)技術(shù)》教案項(xiàng)目名稱項(xiàng)目六數(shù)控車床精度檢驗(yàn)與調(diào)整任務(wù)名稱任務(wù)二數(shù)控車床定位精度檢驗(yàn)課時(shí)分配4理論課時(shí)1實(shí)踐課時(shí)3授課班級(jí)教學(xué)目標(biāo)1、通過(guò)以激光干涉儀為例介紹數(shù)控車床定位精度的檢驗(yàn)操作訓(xùn)練，掌握數(shù)控機(jī)床的定位精度的檢測(cè)方法。2、學(xué)會(huì)參照數(shù)控機(jī)床定位精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)GB/T25659.1-2010，認(rèn)識(shí)到數(shù)控機(jī)床的定位精度會(huì)對(duì)機(jī)床加工精度產(chǎn)生重要影響，例如會(huì)影響到孔隙加工時(shí)的孔距誤差，輪廓加工中的位置誤差等等。重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)利用激光干涉儀測(cè)量數(shù)控車床定位精度的檢驗(yàn)操作訓(xùn)練。難點(diǎn)認(rèn)識(shí)到數(shù)控機(jī)床的定位精度會(huì)對(duì)機(jī)床加工精度產(chǎn)生重要影響。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：以項(xiàng)目教學(xué)法為主，靈活運(yùn)用“情景導(dǎo)入”“案例分析”“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”“實(shí)驗(yàn)演示”等多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，積極思考，通過(guò)自主探究、合作學(xué)習(xí)、角色扮演等方式，將教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化成為學(xué)生探求新知掌握新知的過(guò)程關(guān)的。教學(xué)手段：多媒體教學(xué)，PPT，網(wǎng)絡(luò)資源、亞龍YL-558型數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備教學(xué)評(píng)價(jià)以小組為單位進(jìn)行成果驗(yàn)收，填寫評(píng)價(jià)反饋表。教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)正確做法，完成知識(shí)的內(nèi)化。教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)課前準(zhǔn)備情景導(dǎo)入知識(shí)引導(dǎo)任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)學(xué)生課前預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容播放一段工廠中激光干涉儀對(duì)機(jī)床精度檢驗(yàn)的視頻。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床被普遍的應(yīng)用在了生產(chǎn)中代替了傳統(tǒng)的機(jī)床，因此工廠中不僅需要大量的數(shù)控機(jī)床的操作人員，也需要相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)人員，而這正是學(xué)習(xí)本課程的原因。一、激光干涉儀簡(jiǎn)介激光干涉儀是利用激光的波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度最小單位，對(duì)數(shù)控設(shè)備（數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心）等的位置精度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的精密測(cè)量?jī)x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(fā)出的光束，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡反射回來(lái)會(huì)合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)，干涉條紋的光強(qiáng)變化由接收器中的光電轉(zhuǎn)換元件和電子線路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，經(jīng)整形、放大后輸入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)算出總脈沖數(shù)，再由電子計(jì)算機(jī)算出可動(dòng)反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時(shí)，要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，各種空氣湍流都會(huì)引起直流電平變化而影響測(cè)量結(jié)果。雙頻激光干涉儀：在氦氖激光器上，加上一個(gè)約0.03特斯拉的軸向磁場(chǎng)。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)生f1和f2兩個(gè)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(gè)具有不同頻率的圓偏振光作為光源。雙頻激光干涉儀對(duì)由光強(qiáng)變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強(qiáng)。目前，用于數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)的一般均為雙頻激光干涉儀。1．激光原理測(cè)量原理是把兩束波長(zhǎng)相同的光波重合在一起形成干涉。其合成結(jié)果因兩個(gè)光波相位差不同而不同，用該相位差來(lái)確定兩個(gè)光波的光路誤差變化。采用激光作為發(fā)光源主要基于以下三個(gè)關(guān)鍵特性：波長(zhǎng)精確已知，能實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；波長(zhǎng)短，能實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量和高分辨率測(cè)量；所有光波均為同相，能實(shí)現(xiàn)干涉條紋。氦氖激光管：大多數(shù)現(xiàn)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(zhǎng)輸出，如圖6-2所示。當(dāng)高壓連接在陽(yáng)極和陰極之間時(shí)，混合氣體被激發(fā)，形成激光光束。當(dāng)激光光束在兩個(gè)反射鏡之間來(lái)回共振時(shí)激光光強(qiáng)被放大。一些光透射出陽(yáng)極反射鏡，成為輸出激光光束。圖6-2氦氖激光管結(jié)構(gòu)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(tǒng)。如圖6-3所示，激光頭發(fā)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(dòng)角錐反射鏡（C）上，形成測(cè)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(chǎn)生兩種干涉：（1）相消干涉。一束光的峰值被波谷抵消，產(chǎn)生暗條紋。（2）相長(zhǎng)干涉。一束光的峰值被另一束光的波峰加強(qiáng)，產(chǎn)生明條紋。圖6-3線性干涉原理3．運(yùn)動(dòng)測(cè)量原理如果測(cè)量光路長(zhǎng)度改變（角錐反射鏡移動(dòng)），干涉光束的相對(duì)相位將改變。由此產(chǎn)生的相長(zhǎng)干涉和相消干涉的循環(huán)將導(dǎo)致疊加光束強(qiáng)度的明暗周期變化。例如：角錐反射鏡每移動(dòng)315nm(因此移動(dòng)會(huì)造成633nm的光路長(zhǎng)度變化，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)光強(qiáng)變化循環(huán)（明-暗-明）。通過(guò)這些循環(huán)來(lái)測(cè)量移動(dòng)，在這些循環(huán)之間進(jìn)行相位細(xì)分，實(shí)現(xiàn)更高分辨率（1nm）的測(cè)量。二、雷尼紹（Renishaw）激光干涉儀介紹Renishaw公司是一家英國(guó)企業(yè)，雷尼紹激光干涉儀主要用于數(shù)控機(jī)床及三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)位移精度和幾何精度的測(cè)定與評(píng)價(jià)，一直以來(lái)是世界范圍內(nèi)計(jì)量、測(cè)量科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新引領(lǐng)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(jié)構(gòu)主要有：鐳射頭、環(huán)境補(bǔ)償系統(tǒng)、安裝組件、角度反射鏡、角度分光鏡、鐳射頭微調(diào)平臺(tái)等等。如表6-3所示。一、工具準(zhǔn)備雷尼紹激光干涉儀(XL80)，內(nèi)裝組件包含：鐳射頭、環(huán)境補(bǔ)償系統(tǒng)、安裝組件、角度反射鏡、角度分光鏡、鐳射頭微調(diào)平臺(tái)，電腦1臺(tái)（安裝LaserXL軟件）。二、激光干涉儀定位精度檢驗(yàn)過(guò)程根據(jù)數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)，本任務(wù)以數(shù)控車床其中一個(gè)軸為例，介紹激光干涉儀進(jìn)行直線定位精度檢測(cè)的操作過(guò)程。檢測(cè)過(guò)程主要包括：激光干涉儀安裝