走近数控机床系列五：数控机床的机械精度

机床之所以是工业母机，其机械精度是根本。在数控机床出现之前，所有普通机床就只有机械精度这一项出厂检验精度。但是无论现在数控系统功能如何强大，数控机床的机械精度依然是机床的根本所在。对于机械精度我们习惯称之为几何精度，就是中学的几何，所以九年义务教育很重要。

所有机床安装于地面的那部分我们都称之为床身，机床的床身。上图就是一截机床床身，对于铣床、镗床和卧式车床它们的床身大体就是这个样子，只有立式车床的床身不一样它是圆的。

机床床身的精度是机床的第一项精度，这项精度是一台机床的基准精度，所以很关键。上图机床床身两边的两条光面我们称之为床身导轨，床身导轨一般都是在高精度的专门导轨磨床上精磨加工以保证其本身精度。加工好的床身不是直接安放在地面上就可以了，而是要安放到专门为机床量身定做的地基上，机床的地基也是有标准要求的，高精度数控机床的地基要求也是很高的，除了地基的承重能力之外还要求有专门的隔振带防止外界的震动影响机床加工精度；而且床身安放在地基上也不是直接安放在地上，它还要安放在一块块调整垫铁上，并且还通过地脚螺栓将床身固定住。如下图所示：

机床床身就是安放在这样一块块的垫铁上，通过垫铁的调整要将床身的导轨面调整到几乎绝对水平，通过水平仪的一段段排检调整床身垫铁的高低点，将导轨面的高低点调整到绝对差0.02mm之内，而且两边的导轨面还要调整到保持每个位置的平行，机床床身的这个调整是很考验钳工的技术水平的，特别是当机床床身长达几十米时，更难的还有现在的数控坑式龙门铣床它有两条床身，除每条床身的单独水平调整外，还需调整保证两条床身的相互水平，非常的考验钳工的技术水平。床身除了水平精度还有一项侧面导轨的直线精度，这个是通过示意图上的水平方向调整螺栓顶动床身来调整的，使用的检测工具称为准直仪。这两项精度调整好后整个床身应该都是固定紧的，交验时应该要检查每一颗螺栓的紧固，如果发现有松动的，那这个精度就是假的。

所有机床的床身这两项精度都很关键，因为后面的所有精度都是以他们为基准的。

直接在床身上移动的机械部件最为典型的是滑座，滑座上一般再安装机床立柱。为了让滑座在床身上移动也能保证每个位置的绝对水平，滑座和床身导轨面接触的本身导轨面都不是加工出来的，而是和床身导轨面配刮出来的，这个过程称之为刮研，机床上每一个移动轴几乎都是这样配刮出来的，既保证轴移动的线性更保证轴移动和其它几何轴之间的绝对垂直，这个一般都是使用百分表来检测，现在的激光检测也能检测几何轴之间的相互垂直度，所以这些机械相互精度称为几何精度还是很贴切的。

除了进给轴之间的几何精度，机床的主轴也有几项很重要的精度。

主轴的径向跳动：检棒在主轴上旋转百分表检测圆柱检棒上的高低点误差一般要求在0,02mm以内。主轴的端面跳动：主轴旋转时检测检棒端面的高低误差。这两项主轴本身的精度几乎完全靠轴承来保证，很遗憾目前这样的高精度轴承几乎都是依赖进口。

主轴还有一项重要精度是主轴的旋转面的绝对水平或垂直。如上图的垂直主轴它的旋转面就需要保证绝对是个水平面。

0.01mm在机床检测中称为1丝，机床的几何精度要求几乎都是在1丝和几丝之间，所以所有的机床都是高精度的机械，就是低端的数控机床它的几何精度要求也同样是这么高的。那么1丝究竟是多少呢？搜了下我们的头发丝，一般小孩的头发丝直径是4丝，成人的头发丝基本7丝，可以直观的想象下一丝是多少了。

本文只是写机床的机械精度的基本概念，以后再分别具体讲讲车床、铣床、镗床的各项机械精度。