ICS25.040.10RTCP精度檢驗國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T39953—2021 I 4一般要求 4.1測量單位 4.2參考標(biāo)準(zhǔn) 4.3檢驗順序 4.4檢驗項目 24.5檢驗工具 24.6軟件補償 4.7簡圖及軸線命名 24.8最小公差 3 35.1RTCP精度檢驗 35.2運動精度檢驗 75.3插補精度檢驗 7附錄A(資料性附錄)雙擺頭結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度 8附錄B(資料性附錄)雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度 附錄C(資料性附錄)擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度 附錄D(資料性附錄)機床變速運動圓弧插補精度 附錄E(資料性附錄)誤差圖形展示范例 IGB/T39953—2021本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國金屬切削機床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC22)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：電子科技大學(xué)、國家機床質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、中國工程物理研究院機械制造工藝連理工大學(xué)。1GB/T39953—2021本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五軸聯(lián)動加工中心的RTCP精度的檢驗要求、檢驗方法以及相應(yīng)的公差。本標(biāo)準(zhǔn)適用于包含三個線性軸和兩個回轉(zhuǎn)軸的雙擺頭結(jié)構(gòu)、雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)、擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動加工中心(以下簡稱機床)。其他結(jié)構(gòu)五軸聯(lián)動加工中心，可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T17421.1—1998機床檢驗通則第1部分：在無負(fù)荷或精加工條件下機床的幾何精度ISO10791-6:2014加工中心檢驗條件第6部分：進(jìn)給速度與插補精度(Testconditionsforma-chiningcentres—Part6:Accuracyofspeedsandinterpolations)3術(shù)語和定義3.1下列術(shù)語和定義適用于本文件。在工件坐標(biāo)系中能響應(yīng)回轉(zhuǎn)軸瞬間位置變化，并保持刀具中心點坐標(biāo)不變的機床數(shù)控系統(tǒng)的功能。注：RTCP誤差為在啟用RTCP功能情況下，進(jìn)行多軸聯(lián)動時刀具中心點坐標(biāo)的誤差值。RTCP精度RTCPaccuracy在啟用RTCP功能情況下，檢測多軸聯(lián)動時刀具中心點理論坐標(biāo)值與實際坐標(biāo)值的接近程度。4一般要求本標(biāo)準(zhǔn)中線性尺寸、偏差和相應(yīng)的公差的單位為毫米(mm),角度尺寸的單位為度(°),角度偏差和相應(yīng)的公差用比值表示，但在某些情況下為了清晰，可用微弧度(μrad)或角秒(”)表示。表達(dá)式的等效關(guān)系如下：0.010/1000=10×10-?=10μrad≈2”使用本標(biāo)準(zhǔn)時，機床檢驗前的安裝、主軸和其他運動部件的升溫、檢驗方法和檢驗工具的推薦精度2GB/T39953—2021按GB/T17421.1—1998的規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)使用的球形端精密檢測芯軸(簡稱球頭芯軸)的球直徑本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的檢驗工具僅為舉例?？梢允褂孟嗤甘玖亢途哂邢嗤鹊钠渌麢z驗工具。指示器應(yīng)具有0.001mm或更高的分辨力。本標(biāo)準(zhǔn)涉及的五軸聯(lián)動加工中心雙擺頭結(jié)構(gòu)形式、雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)形式以及擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的簡圖及軸線命名見圖1、圖2和圖3。3GB/T39953—2021圖2雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)形式圖3擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)形式4.8最小公差當(dāng)實測長度與本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度不同時，公差應(yīng)根據(jù)GB/T17421.1—1998中2.3.1.1的規(guī)定，按能夠測量的長度折算。折算結(jié)果小于0.005時，仍按0.005計。5.1RTCP精度檢驗RTCP精度檢驗見表1。4GB/T39953—2021檢驗項目A軸旋轉(zhuǎn)與線性軸X軸、Z軸和Y軸、Z軸同步運動的RTCP精度：a)沿X軸；簡圖ZYFA=-90°a)和b)A=90A=90公差a)、b)和c)檢驗工具球頭芯軸、指示器或線性位移測試儀。檢驗方法檢驗時未參加檢驗的線性運動部件應(yīng)置于其行程的中間、回轉(zhuǎn)運動部件應(yīng)置于其0點位置。設(shè)定主軸端面至精密球球心距離L為150mm(實際測試中的設(shè)置以刀長實際測量值為準(zhǔn))。設(shè)定RTCP功能生效。C軸置于+90°并鎖緊。a)沿X軸方向固定指示器，移動機床使其測頭與芯軸球形端接觸，找到球面最高點，將指示器讀數(shù)調(diào)零。分別旋轉(zhuǎn)A軸依次到A0°、A+90°、A-90°、A0°四個位置?,進(jìn)給速度為F300～F1000,并在固定位置記錄讀數(shù)；b)沿Y軸方向固定指示器，測量方法同a);c)沿Z軸方向固定指示器，測量方法同a)。將C軸置于0°并鎖緊，再次執(zhí)行a)～c)過程。a)、b)、c)誤差分別計算，誤差值以指示器讀數(shù)的最大絕對值計?！耙罁?jù)回轉(zhuǎn)軸C軸的運動行程設(shè)定C軸的檢測位置進(jìn)行測量。5GB/T39953—2021表1(續(xù))檢驗項目C軸旋轉(zhuǎn)與線性軸X軸、Y軸同步運動的RTCP精度：簡圖a)和b)公差檢驗工具球頭芯軸、指示器或線性位移測試儀。檢驗方法(按GB/T17421.1—1998中5.2.1.1、5.2.3規(guī)定)檢驗時未參加檢驗的線性運動部件應(yīng)置于其行程的中間、回轉(zhuǎn)運動部件應(yīng)置于其0點位置。設(shè)定主軸端面至精密球球心距離L為150mm(實際測試中的設(shè)置以刀長實際測量值為準(zhǔn))。設(shè)定RTCP功能生效。A軸置于-60°(或+60°)及0°位置鎖緊。a)沿X軸方向固定指示器，移動機床使其測頭與芯軸球形端接觸，找到球面最高點，將指示器讀數(shù)調(diào)零。分別旋轉(zhuǎn)C軸到C0°、C+90°、C+180°、C+270°四個位置“,進(jìn)給速度為F300～F1000,并在固定位置記錄讀數(shù)。b)沿Y軸方向固定指示器，測量方法同a)。a)、b)誤差分別計算，誤差值以指示器讀數(shù)的最大絕對值計。依據(jù)回轉(zhuǎn)軸C軸的運動行程設(shè)定C軸的檢測位置進(jìn)行測量。GB/T39953—2021檢驗項目B軸和C軸聯(lián)動與線性軸X軸、Y軸、Z軸同步運動的RTCP精度：a)沿X軸；b)沿Y軸；簡圖公差檢驗工具球頭芯軸、指示器或線性位移測試儀。檢驗方法(按GB/T17421.1—1998中5.2.3.1.3、5.2.3.2.2、5.2.3.3.2的規(guī)定)設(shè)定主軸端面至精密球球心距離L為150mm(實際測試中的設(shè)置以刀長實際測量值為準(zhǔn))。設(shè)定RTCP功能生效。a)沿X軸方向固定指示器，移動機床使其測頭與芯軸球形端接觸，找到球面最高點，將指示器讀數(shù)調(diào)零。分別依次旋轉(zhuǎn)A軸、C軸到A0℃0°、A+90℃+180°、A0℃+360°三個位置?,進(jìn)給速度為F300～F1000,并在固定位置記錄下讀數(shù)；b)沿Y軸方向固定指示器，測量方法同a);c)沿Z軸方向固定指示器，測量方法同a)。a)、b)、c)誤差分別計算，誤差值以指示器讀數(shù)的最大絕對值計。在指示器不干涉情況下，依據(jù)回轉(zhuǎn)軸B軸、C軸的運動行程設(shè)定B軸、C軸的檢測位置進(jìn)行測量。67GB/T39953—2021插補精度檢驗參見附錄D。8(資料性附錄)雙擺頭結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度雙擺頭結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度參見表A.1。表A.1雙擺頭結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度檢驗項目AG1五軸聯(lián)動時，刀具中心軌跡沿斜圓錐臺運動時的誤差。簡圖公差由制造方和用戶協(xié)商確定。檢驗工具球桿儀。檢驗方法設(shè)定機床按照斜圓錐臺形軌跡運動，斜圓錐臺的軸線與Z軸軸線的夾角、斜圓錐臺錐角應(yīng)分別為10°和30°,或30°和90°。機床主軸一側(cè)球桿儀的球應(yīng)安裝在主軸中心線上，球桿儀應(yīng)垂直于圓錐表面。圓弧軌跡的直徑約為200mm,進(jìn)給速度應(yīng)為1000mm/min。根據(jù)圓軌跡直徑不同，進(jìn)給速度可進(jìn)行調(diào)整。每次檢驗，應(yīng)記錄球桿儀在圓弧運動下的讀數(shù)(移到最后一行)。圓弧軌跡的公稱直徑應(yīng)予以記錄。若可能，每個軸線(三個線性軸和兩個回轉(zhuǎn)軸)的移動范圍應(yīng)予以記錄。在順時針(CW)和逆時針(CCW)方向的測量均應(yīng)進(jìn)行，并應(yīng)予以記錄。測量結(jié)果推薦采用圖形表示，參見附每次拆裝球桿儀后進(jìn)行主軸側(cè)小球和工作臺側(cè)小球的重新校準(zhǔn)，球桿儀的主軸側(cè)球應(yīng)對準(zhǔn)主軸中心線。誤差以最大和最小讀數(shù)差值計。9表A.1(續(xù))檢驗項目五軸聯(lián)動時，刀具中心沿工件坐標(biāo)系中一固定點軌跡運動的誤差：a)工件坐標(biāo)系X方向，Eint,x,xyZAC;b)工件坐標(biāo)系Y方向，Eint,y,xYZAc;c)工件坐標(biāo)系Z方向，Eint,z,XYZAC。AG2公差由制造方和用戶協(xié)商確定。檢驗工具球頭芯軸和線性位移測試或球桿儀。移動B軸和C軸到0°。設(shè)定RTCP功能生效。采用球頭芯軸和平端面測頭位移測試儀(器)時：主軸端面(主軸標(biāo)準(zhǔn)線)至精密球距離L為150mm。進(jìn)給速度應(yīng)為F300～F1000或制造方與用戶協(xié)商達(dá)成一致。將位移測試儀對準(zhǔn)插入主軸中的精密球并移動主軸至平均跳動值位置處。將觸及精密球的位移測試儀調(diào)零。移動C軸從0°至180°、B軸從0°至90°。連續(xù)移動C軸從180°至360°、B軸從90°至0°。B軸和C軸在移動過程盡量避免與球柄產(chǎn)生干涉。記錄位移測試儀讀數(shù)。主軸端面至精密球距離，L應(yīng)予以校準(zhǔn)并記錄。精密球心應(yīng)與主軸平均線對正。a)、b)和c)檢驗時，可用安裝在機床工作臺上的3個位移測試儀或傳感器組同步完成。建議記錄每一軸線(三個線性軸和兩個回轉(zhuǎn)軸)的移動范圍。對于球桿儀如何配置及注意事項，參見ISO10791-6:2014中附錄D。測量結(jié)果推薦采用圖形表示，參見附錄E。a)、b)和c)分別計算，誤差以最大和最小讀數(shù)差值計。在C軸的順時針方向和逆時針兩個方向的測量均應(yīng)進(jìn)行。GB/T39953—2021(資料性附錄)雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度見表B.1。表B.1雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度檢驗項目五軸聯(lián)動時，刀具中心軌跡沿斜圓錐臺運動時的誤差。簡圖說明：1———旋轉(zhuǎn)工作臺；4—-—主軸側(cè)球；7—-—A軸平均線；2---—工作臺側(cè)球；5--—主軸側(cè)球軌跡；8----工作臺側(cè)球安裝中心線；3-——球桿儀；6--——假想的錐底軌跡；9—--—C軸平均線。公差由制造方和用戶協(xié)商確定。檢驗工具球桿儀別按30°和90°。球桿儀在工作臺一側(cè)的安裝位置，距C軸中心線的距離d應(yīng)為旋轉(zhuǎn)工作臺直徑的10%,見圖b)所示。圓軌跡的直徑約為200mm。圓周進(jìn)給速度為1000mm/min。根據(jù)圓軌跡的直徑不同，進(jìn)給速度可進(jìn)行調(diào)整。工作臺一側(cè)球位置最好高于A軸中心線。工作臺一側(cè)球偏離A軸平均線da,應(yīng)予以記錄。每次檢驗，應(yīng)記錄球桿儀在圓弧插補運動下的讀數(shù)。圓弧軌跡的公稱直徑計偏離d應(yīng)予以記錄。主軸端小球球心應(yīng)校準(zhǔn)在主軸平均線上。任何校準(zhǔn)誤差都將影響測量結(jié)果。在測量中(由于旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)角不同)固定在旋轉(zhuǎn)工作臺上球桿儀磁性套管的夾具所承受的重力會發(fā)生變化，因此應(yīng)有足夠的剛性，以減少對測量結(jié)果的影響。若可能，每個軸線(三個線性軸和兩個回轉(zhuǎn)軸)的移動范圍應(yīng)予以記錄。測量結(jié)果推薦采用圖形表示，參見附錄E。在順時針(CW)和逆時針(CCW)的測量均應(yīng)進(jìn)行。誤差以最大和最小讀數(shù)差值計。每次拆裝球桿儀后進(jìn)行主軸側(cè)小球和工作臺側(cè)小球的重新校準(zhǔn)，球桿儀的主軸側(cè)球應(yīng)對準(zhǔn)主軸中心線。注：執(zhí)行基圓角度30°、錐體頂角90°軌跡運動檢驗時，尤其要求A軸和Z軸比第一配置有更大移動范圍。表B.1(續(xù))檢驗項目五軸聯(lián)動時，刀具中心軌跡沿實際在工件坐標(biāo)系中一固定點軌跡運動時的誤差：a)工件坐標(biāo)系X方向，Eint,x,xyZAC;b)工件坐標(biāo)系Y方向，Eint,Y,XYZAC;c)工件坐標(biāo)系Z方向，Eint,z,XYZAC。簡圖公差由制造方和用戶協(xié)商確定。檢驗工具球頭芯軸和線性位移測試器，嵌入式傳感器(R-test),或球桿儀。移動A'軸和C'軸到0°,設(shè)定RTCP功能生效。主軸端面(主軸標(biāo)準(zhǔn)線)至精密球距離L設(shè)置為150mm(實際測試中的設(shè)置以刀長實際測量值為準(zhǔn))。C'軸轉(zhuǎn)速為F300~F1000或制造方與用戶協(xié)商達(dá)成一致。移動Y軸至距旋轉(zhuǎn)工作臺C'軸平均線Rc處，移動Z軸至距A'軸平均線R。處。球頭芯軸的位置，距C軸中心線的距離應(yīng)為旋轉(zhuǎn)工作臺直徑的10%。采用球頭精密檢測芯棒和平端面測頭位移測試儀時：將位移測試儀對準(zhǔn)插入主軸中的精密球并移動主軸至平均跳動值位置處。將觸及精密球的位移測試儀調(diào)零。移動C軸從0°至180°、A軸從0°至90°。連續(xù)移動C軸從180°至360°、A軸從90°至0°。A軸和C軸在移動過程盡量避免與球柄產(chǎn)生干涉。記錄位移測試儀讀數(shù)。主軸端面至精密球距離，L應(yīng)予以校準(zhǔn)并記錄。精密球心應(yīng)與主軸平均線對正。任何校準(zhǔn)誤差都將影響測量結(jié)果。a)、b)和c)檢驗時可用安裝在機床工作臺上的3個位移測試儀或傳感器組同步完成，建議記錄每一軸線(三個線性軸和兩個回轉(zhuǎn)軸)的移動范圍。對于球桿儀配置及注意事項，見ISO10791-6:2014中附錄D。測量結(jié)果推薦采用圖形表示，參見附錄E。在C軸的順時針方向(CW)和逆時針方向(CCW)均應(yīng)進(jìn)行檢驗。a)、b)和c)分別計算，誤差以最大和最小讀數(shù)差值計。GB/T39953—2021(資料性附錄)擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度見表C.1。表C.1擺頭和轉(zhuǎn)臺復(fù)合結(jié)構(gòu)機床的圓弧運動精度檢驗項目五軸聯(lián)動時，刀具中心軌跡沿斜圓錐臺運動時的誤差。簡圖說明：1——旋轉(zhuǎn)工作臺；2——工作臺側(cè)球；3——球桿儀；4———主軸側(cè)球；5———主軸側(cè)球軌跡；6———假想的錐底軌跡；7—A軸平均線；8——工作臺側(cè)球安裝中心線；9———C軸平均線。公差由制造方和用戶協(xié)商確定。檢驗工具球桿儀。編程錐體基圓與工作臺表面之間的角度及錐體頂角，分別按10°和30°,或分別按30°和90°球桿儀在工作臺一側(cè)的安裝位置，距C軸中心線的距離應(yīng)為旋轉(zhuǎn)工作臺直徑的10%。設(shè)定RTCP功能生效。錐體軸線傾斜的偏移量d見圖b)所示。球桿儀應(yīng)盡量垂直于錐面。圓軌跡的直徑約為200mm。圓周進(jìn)給速度為1000mm/min。如果上述直徑不同，進(jìn)給速度應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。應(yīng)記錄球桿儀在圓弧插補運動下的讀數(shù)。圓弧軌跡的公稱直徑及偏離d應(yīng)予以記錄。主軸端面(主軸標(biāo)準(zhǔn)線)至在主軸一側(cè)球的距離L應(yīng)予以校準(zhǔn)和記錄。球桿儀在主軸一側(cè)的球要校準(zhǔn)在主軸平均線上。在測量中(由于旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)角不同)固定在旋轉(zhuǎn)工作臺上球桿儀磁性套管的夾具所承受的重力會發(fā)生變化，因此應(yīng)有足夠的剛性，以減少對測量結(jié)果的影響。若可能，每個軸線(三個線性軸和兩個回轉(zhuǎn)軸)的移動范圍應(yīng)予以記錄。測量結(jié)果推薦采用圖形表示，參見附錄E。在C軸的順時針方向(CW)和逆時針方向(CCW)均應(yīng)進(jìn)行檢驗。誤差以最大和最小讀數(shù)差值計。(資料性附錄)機床變速運動圓弧插補精度機床變速運動圓弧插補精度見表D.1。表D.1機床變速運動圓弧插補精度檢驗項目五軸聯(lián)動時，刀具中心軌跡沿正弦軌跡運動時的誤差：a)工件坐標(biāo)系X方向，Eint,X,XYZAC;b)工件坐標(biāo)系Y方向，Eint,y,xYZAc;c)工件坐標(biāo)系Z方向，Eit,z.XYZAC簡圖公差由制造方和用戶協(xié)商確定。檢驗工具球頭芯軸和線性位移測試器，嵌入式傳感器(R-test),或球桿儀。主軸端面(主軸標(biāo)準(zhǔn)線)至精密球距離L為150mm(實際測試中的設(shè)置以刀長實際測量值為準(zhǔn))。C軸轉(zhuǎn)速為F300～F1000或制造方與用戶協(xié)商達(dá)成一致。設(shè)定RTCP功能生效。a)沿X軸、Y軸和Z軸方向分別安裝線位移測試器，移動機床使3個傳感器測量方向均通過芯軸球的軸心。b)以函數(shù)A=RA·sin(wAt+φA)為運動函數(shù)旋轉(zhuǎn)A軸，同時以函數(shù)C=Rc·cos(wct+9c)為運動函數(shù)旋轉(zhuǎn)C軸，RA和Rc為A軸和C軸的運動行程范圍，t為運動參數(shù)，wA,wc,φA,φc為運動函數(shù)參數(shù)，可依據(jù)機床結(jié)構(gòu)確定或者由制造方和用戶協(xié)商確定。簡圖為φA=0,φc=π/2,wc=2wA參數(shù)下檢測軌跡的形狀。進(jìn)給速度為F300～F1000,或者由制造方和用戶協(xié)商確定。c)同步實時記錄3個線位移測試器的位移值，并通過空間三維圖和平面投影圖形式展現(xiàn)誤差。參見附錄E。在C軸的順時針方向(CW)和逆時針方向(CCW)均應(yīng)進(jìn)行檢驗。誤差以最大和最小讀數(shù)差值計。GB/T39953—2021檢驗項目五軸聯(lián)動時，刀具中心軌跡沿樣條軌跡運動時的誤差：a)工件坐標(biāo)系X-軸方向，Eint,x,xyZAC;b)工件坐標(biāo)系Y-軸方向，Eint,y,xYZAC;c)工件坐標(biāo)系Z-軸方向，Eint,z.XYZAC。簡圖公差由制造方和用戶協(xié)商確定