大型數(shù)控機床的驗收
摘要：隨著我國工業(yè)水平的提高，對加工產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。各項行業(yè)近幾年來對大型數(shù)控機床的引進也越來越多，因此這些大型數(shù)控設(shè)備的驗收工作就顯得重要。大型數(shù)控機床驗收的全過程包含了技術(shù)、管理及貿(mào)易等諸多方面，是一個復(fù)雜的過程，它直接影響到機床的功能、可靠性、加工精度和綜合加工能力。大型數(shù)控機床的驗收涉及到機、電、液、氣等機床硬件及數(shù)控系統(tǒng)軟件等多方面內(nèi)容，其復(fù)雜程度也遠遠大于傳統(tǒng)小型機床，故對于大型數(shù)控機床的驗收要格外謹慎。
數(shù)控機床的驗收是在普通機床驗收上發(fā)展而來的，但又區(qū)別于普通機床的驗收。各使用行業(yè)沒有形成統(tǒng)一的驗收模式，取決于各個設(shè)備使用行業(yè)內(nèi)部延續(xù)的管理制度。所以驗收有需要形成一套有效的管理制度和驗收流程，同時對驗收人員的綜合業(yè)務(wù)一素質(zhì)有較高的要求。對于大型數(shù)控的驗收，對一些大數(shù)控龍門銑床、大型數(shù)控鏜床、五軸聯(lián)動機床和與之配套的電主軸等級設(shè)備的驗收雜。它涉及到機、電、液、氣等級機床硬件及數(shù)控系統(tǒng)軟件多方面內(nèi)容。其程度也遠遠大于傳統(tǒng)小型機床，故對于大型數(shù)控機床的驗收要格外謹慎。所以形成完整的驗收設(shè)備管理制度和流程是需要的，從而提高設(shè)備使用單位的生產(chǎn)效率。
1 設(shè)備選型與技術(shù)協(xié)議
1．1設(shè)備選型是保障驗收質(zhì)量的前提
數(shù)控機床在機械加工領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多?；鶅r格昂貴，對使用也較高，在各個企業(yè)里一般都被列為重要設(shè)備。對這類數(shù)控機床是大型數(shù)控機床的前期選型重要，關(guān)系到設(shè)備后期使用的可靠性、穩(wěn)定性及技術(shù)支持等諸多因素。
數(shù)控機床的選擇型一般與購置成本、加工成品件尺寸、加工精度、售后及技術(shù)支持等因素較大關(guān)系。購置成本確定下來后，依據(jù)其他因素進行調(diào)研和論證。如果選擇國外數(shù)控機床，盡量選擇一些國際品牌（如瑞士、德國、法國、西班牙等）的產(chǎn)品。他們生產(chǎn)的數(shù)控機床代表著世界上先進的技術(shù)，從設(shè)備的外觀、靜態(tài)精度、加工精度、位置精度、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)保等指標，遠遠高于我國產(chǎn)品。選擇我國數(shù)控設(shè)備的大型數(shù)控機床，就要對我國機床制造行業(yè)進行深入的了解。根據(jù)中國機械網(wǎng)發(fā)布的機床行業(yè)“新十八羅漢企業(yè)”，它們代表了我國機床制造業(yè)的先進技術(shù)產(chǎn)品。如金屬切削機床制造行業(yè)有沈陽機床（集團）有限責(zé)任公司、齊重數(shù)控裝備股份有限公司、大連機床集團有限公司、濟南二機床集團、沈陽集團昆明機床股份有限公司、武漢重型機床集團公司等企業(yè)，金屬成形機床制造行業(yè)有湖北三環(huán)鍛壓設(shè)備有限公司等。這些首先在我國具有深厚的制造技術(shù)和企業(yè)文化底蘊。近年來由于國家政策的扶持和自身對國際先進技術(shù)的引進，在機床產(chǎn)品的性能、精度、可靠性等方面得到迅猛的發(fā)展。甚至有些關(guān)鍵技術(shù)可以與國際品牌相媲美。
設(shè)備選型工作中，和技術(shù)交流購置單位提供了大量的核算和依據(jù)。根據(jù)購置單位自己的產(chǎn)品在數(shù)控設(shè)備的功能、性能、配置、數(shù)控系統(tǒng)、精度等方面貨比三家就可得出正確合理的判斷。
1．2 設(shè)備的技術(shù)協(xié)議是驗收的保障
1．2．1 技術(shù)協(xié)議編寫依據(jù)
進行前期調(diào)研和技術(shù)交流后，購置單位首先根據(jù)加工產(chǎn)品的要求編寫所需設(shè)備的標書進行招標。中標單位應(yīng)由三家以上應(yīng)標單位中選出。設(shè)備技術(shù)協(xié)議通常由購置單位依據(jù)中標條款編寫，由供需雙方確認簽字。首先對所需設(shè)備名稱、型號、供需單位名稱、日期進行填寫，技術(shù)協(xié)議正文中可對設(shè)備的要求進行具體描述。
1．2．2 設(shè)備技術(shù)協(xié)議的內(nèi)容要求
設(shè)備技術(shù)協(xié)議應(yīng)包括以下內(nèi)容：
（1）設(shè)備的用途、功能、結(jié)構(gòu)形式。如加工產(chǎn)品的材料、產(chǎn)品成型的、設(shè)備構(gòu)成要求等，是非標設(shè)備，要把設(shè)備的整體構(gòu)成要求提出來。
（2）主要技術(shù)指標。如工作臺直徑及承重、機床的幾何精度、位置精度、加工精度等。
（3）設(shè)備的重量、體積、使用條件、用電功率等如使用電源的波動情況、溫度、濕度、氣源、水源、震動源、潤滑易購品及替代品。
（4）機床配置、驗收執(zhí)行的標準。如數(shù)控系統(tǒng)品牌功能、液壓系統(tǒng)元件、主軸軸承精度，德國的VDI3441標準、我國標準JB6086-92《數(shù)控龍門鏜銑床精度檢驗》等標準。
（5）供貨范圍、文件資料、技術(shù)服務(wù)條款。如主機及備附件、隨機工具、圖紙資料、裝箱單及供貨清單。明確設(shè)備的保修范圍和期限、對購置單位操作、編程、維修等人員的培訓(xùn)要求等項目。
（6）特殊要求。如工件測量裝置、刀具測量裝置等。
以上內(nèi)容盡可能性在技術(shù)協(xié)議中描述清楚，避免驗收時出現(xiàn)不要的遺憾。
2 數(shù)控機床的驗收過程
結(jié)合驗收大型數(shù)控機床的經(jīng)驗，筆者總結(jié)出大型數(shù)控機制驗收工作按時間順序可分為預(yù)驗收和驗收兩個步驟。終驗收包括到貨后的開箱驗收、安裝過程中的驗收、完成后的總體驗收。
2.1 數(shù)控機床的預(yù)驗收
預(yù)驗收是設(shè)備購置方在生產(chǎn)廠家為了檢查、驗證所購置的機床能否滿足自身產(chǎn)品的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率要求，提供的資料、備附件等是否全。生產(chǎn)廠家在機床通過正常運行試加工并經(jīng)整體檢驗合格后，購置方才能進行預(yù)見驗收工作。如果設(shè)備存在較大質(zhì)量隱患，預(yù)驗收中沒有發(fā)現(xiàn)，到用戶現(xiàn)場安裝調(diào)試中由于場地、專用工具、人員配置等因素整改工作困難。數(shù)控機床的驗收工作都應(yīng)在合同及設(shè)備技術(shù)協(xié)議中規(guī)定家預(yù)驗收過程。預(yù)驗收主要是指購置單位在機床生產(chǎn)廠家對總裝完成后的機床進行先期檢驗。如果預(yù)驗收通過，則意味著用戶同意該機床向用戶廠家發(fā)運，貨物到達用戶處后，用戶將支付該設(shè)備較大部分的購置款。所以，預(yù)驗收是重要的步驟，不可忽視。
預(yù)驗收檢查內(nèi)容有以下幾個方面：
（1）檢驗數(shù)控機床主要零部件是否按技術(shù)協(xié)議要求提供。如數(shù)控系統(tǒng)、液壓元件、反饋元件{光柵尺、編碼器}、驅(qū)動元件、主軸軸承等。
（2）機床各項參數(shù)是否達到技術(shù)協(xié)議要求。如工作臺尺寸、各驅(qū)動軸的行程等。機床的幾何精度、位置精度、加工精度（標準試切件或雙方協(xié)商的試切件）等精度指標是否符合標準要求，各軸的補償精度是否生效等。
（3）機床各動作是否正確。如是否按照右手法則規(guī)定的正負方向運動、機床各軸運動時的驅(qū)動功率比值是否正常等。
（4）機床各驅(qū)動軸、主軸運行時的噪聲、振動情況是否符合技術(shù)協(xié)議要求，氣路、冷卻裝置是否滿足使用需要。
（5）機床使用和維護的安全性是否符合技術(shù)協(xié)議要求。如機床防護罩、防護欄（梯）等。
（6）檢驗技術(shù)協(xié)議未要求（制造廠標配）部分，如發(fā)現(xiàn)不滿意處可向生產(chǎn)廠家提出，以便及時整改。
（7）作好預(yù)驗收記錄。根據(jù)對設(shè)備精度檢驗及要求整改內(nèi)容編寫預(yù)難以報告，并由購置單位和生產(chǎn)廠家簽字確認。
2．2 驗收
根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求，檢測機床的各項技術(shù)指標，驗收工作分以下幾步。
2．2．1 到貨后驗收
機床的包裝箱到達安裝現(xiàn)場后，設(shè)備管理部門及時組織有關(guān)人員開箱檢查，參加人員應(yīng)包括設(shè)備管理人員、技術(shù)人員、使用單位。如果是進口設(shè)備，則需要商務(wù)代理、海關(guān)商檢人員等。
檢驗項目根據(jù)技術(shù)協(xié)議有：
（1）外觀檢查。主機及各零部件有無碰撞損傷、變形、受潮和銹蝕等現(xiàn)象，逐項如實填寫“設(shè)備開箱檢查單”并及時向有關(guān)部門匯報。所有檢驗項目應(yīng)做好檢查記錄，如有需要則應(yīng)進行拍照或錄像，以便日后進行或索賠。
（2）核對應(yīng)有的隨機的操作、編程、維修說明書，圖紙資料及裝箱單，合格證等技術(shù)文件資料。
（3）按技術(shù)協(xié)議規(guī)定，對照裝箱單清點主機及各零部件、附件、備件和工具的數(shù)量、規(guī)格及完好狀況。
2．2．2 安裝過程驗收
安裝過程中的驗收工作主要是檢查各零部件本身的質(zhì)量、精度和安裝調(diào)整后各軸之間的幾何精度、位置精度、功能、性能等。通常情況下，大型數(shù)控機床都是分體的。按體積或各部分的功能分成若干零部件，這些零部件本身及其安裝組合后都有精度要求。如某公司購置的全閉環(huán)控制大型數(shù)控龍門鏜銑床，數(shù)控系統(tǒng)為德國西門子SIENMEN S 840D 、反饋裝置為HEIDENHAIN 光柵尺、CYTEC公司生產(chǎn)的G30型雙回轉(zhuǎn)擺動銑頭、主軸轉(zhuǎn)速、10000r/min。主要包括床身導(dǎo)軌、橫梁、立柱、Z軸滑枕、工作臺、電主軸、排屑器、電柜、油冷機、冷卻水箱等部件。其中兩個床身導(dǎo)軌在安裝過程中，不但對二者本身直線度有高的要求，而且對二者之間的平等度、等高度也有高的要求，這些精度在安裝過程中就應(yīng)檢驗完成。對于安裝過程中的檢驗項目要嚴格，對主要導(dǎo)軌的精度、機床大部件之間連接面的粗糙度等要求不能有放松，否則在安裝完成后將很難修正，后果嚴重。大部件之間的連接螺釘在調(diào)整好幾何精度后，需要用較長的加力桿與扳手相接擰緊，防機床運行時幾何精度反復(fù)變化。另外，大型數(shù)控機床的零部件多、安裝調(diào)試周期長參加人員也較多，很容易出現(xiàn)由于安裝過程中的錯誤或疏忽導(dǎo)致日后的諸多故障。所以安裝過程中驗收主管人員要嚴把質(zhì)量關(guān)。
2．2．3 安裝完成后的總體驗收
總體驗收工作涉及很多內(nèi)容，概括地說包括硬件驗收與軟件驗收。
（1）硬件驗收
機床的性能檢驗是通過試車來完成的。試車時要注意機床通常的技術(shù)指標，如運行平衡性、液壓、潤滑、發(fā)熱、噪聲、爬行、報警提示、電流過載保護和限位保護等，這些參數(shù)要根據(jù)不同的機床具體考慮。一般可通過空運轉(zhuǎn)試驗和帶負荷試驗來檢驗該機床的各項指標。空運轉(zhuǎn)時間在24H左右，主軸軸承溫度不大于70℃，溫升小于40℃，噪聲符合標準，運行平衡無爬行現(xiàn)象，各種過載保護功能及安全保護裝置靈敏、可靠。負荷試驗主要是為了試驗設(shè)備在額定負荷下的工作能力。負荷試驗可按數(shù)控設(shè)備的設(shè)計功率25%、50%、75%、100%的順序分別進行。在負荷試驗中按規(guī)范檢查軸承的溫升，液壓系統(tǒng)的泄漏、傳動、操縱、控制自動安全裝置是否正常，運轉(zhuǎn)聲音是否正常。
數(shù)控功能試車是按照機床配備的數(shù)控系統(tǒng)說明書和技術(shù)協(xié)議要求，對機床應(yīng)具備的和數(shù)控功能進行手動或數(shù)控程序方面的檢驗。數(shù)控功能檢驗的辦法是編一個檢驗程序，將機床的全部功能及主軸的各級轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速和各坐標軸的多個進給速度和進給速度都包括進去，空運行該程序24H左右。
精度檢驗包括幾何精度、位置精度及加工精度檢驗。
①幾何精度檢驗。機床的幾何精度是保障該機床加工工件精度的基礎(chǔ)。所以，機床幾何精度的檢測須準確、嚴格。需要注意的是所有的檢測項目須一次全部合格，如果有某項差別大則需要調(diào)整后生其中的五項改變可能導(dǎo)致其他項目的改。所以，所有檢測項目都應(yīng)一次檢測合格。幾何精度的檢驗可以按照生產(chǎn)家提供的合格證或我國有關(guān)標準提出的檢測項目逐項檢測。以大型機床五軸聯(lián)動數(shù)控龍門鏜銑床為例，幾何精度有工作能面的平面度；X軸與Y軸及Z軸的相互垂直度；X、Y軸移動時對工作臺的平行度；主軸回轉(zhuǎn)軸線對工作臺面的平等度；主軸在Z軸方向移動的直線度；主軸軸向及孔徑跳動等；常用的檢測工具有：水平儀、直角尺、方箱、平尺、平等光管、千分表、高精度主軸檢驗心棒等。檢測工具和儀器的精度須比幾何精度高一個等級。有些檢具應(yīng)由機床生產(chǎn)廠家根據(jù)兩條導(dǎo)軌的寬度設(shè)計的。有些機床專用檢具應(yīng)機床的專用測量工具留給用戶，如大型數(shù)控龍門銑訂配置的德國CYTEC公司生產(chǎn)的G30型雙回轉(zhuǎn)擺動銑頭主軸檢驗棒，在技術(shù)協(xié)議中應(yīng)明確體現(xiàn)。
②位置精度檢驗。數(shù)控機床的定位精度是指機床各驅(qū)動軸在數(shù)控系統(tǒng)的控制下運動所能達到的位置精度。因此，根據(jù)實測的定位精度數(shù)值，可判斷出該機床加工過程中能否達到好的工件加工精度。該項精度取決于數(shù)控機床的幾何精度、機床的測量系統(tǒng)精度、控制系統(tǒng)的精度和剛度及其動態(tài)特性等因素。它是機床綜合精度的檢驗，所以是需要的檢測。機床在幾何精度的前提下方可進行位置精度檢驗。位置精度包括定位精度、重復(fù)定位精度、反向差值、原點的復(fù)歸精度、位置偏差及定位系統(tǒng)偏差等。主要檢測工具有雙頻激光干涉儀、測微儀和成組規(guī)、光學(xué)計數(shù)顯微鏡、360齒分度標準轉(zhuǎn)臺或多面棱體與準直儀等。直線運動軸以雙頻激光干涉儀為準。位置精度的檢測方法一般依據(jù)技術(shù)要求的標準驗收。歐洲生產(chǎn)商通常采用德國VDI/DGQ 3441標準，日本機床生產(chǎn)商通常JIS B6201、JIS、B6336或JIS B6338
標準，我國現(xiàn)在GB/T17421.2-2000SF標準，國際標準ISO230-2；1997標準。需要注意的是，不同的標準對“位置精度”的定義是有差異的，驗收時要弄清標準、指標的定義及計算方法。
③ 切削精度檢驗。 機床切削精度的檢驗可根據(jù)廠家提供的檢驗項目或雙方協(xié)商確認的試切件圖紙進行加工，加工后對工件的形狀誤差、位置誤差及表面粗糙度進行檢驗。以大型機床五軸聯(lián)動數(shù)控龍門鏜銑床為例，除做NAS 方圓切削加工外，應(yīng)作五軸試切件的傾斜角度、鏜孔精度及各尺寸精度等。機床使用時電主軸的功率、扭矩之間的關(guān)系應(yīng)符合圖1所示功率扭矩圖。
（2）機床的軟件驗收
一臺完整的數(shù)控機床不僅是各種機床硬件的組合，還應(yīng)包括機床的軟件部分。如果在驗收時不注意這一點，在日后的使用和維護中會遇到很多困難卻無資料可查，直接影響生產(chǎn)。甚至由于驗收記錄不全，有些責(zé)任不能明確，再現(xiàn)問題不能索賠，造成經(jīng)濟損失。
機床的軟件包括技術(shù)文件、技術(shù)培訓(xùn)和對問題的處理。技術(shù)文件包括生產(chǎn)廠家技術(shù)文件和系統(tǒng)文件，如制造出具設(shè)備的機械電氣圖紙明快上、機床使用說明書及定義的指令和參數(shù)。數(shù)控系統(tǒng)資料及維護手冊等。生產(chǎn)廠家還應(yīng)相關(guān)的外購件的說明及圖紙、安裝后所改動部分的圖紙及說明、機床數(shù)據(jù)備份光盤（包括PLC程序，數(shù)控系統(tǒng)中的NC參數(shù)以及位置精度補償程序等一些數(shù)值）。這些文件及參數(shù)對日后操作培訓(xùn)、編程培訓(xùn)和維修人員培訓(xùn)。地點可以在設(shè)備制造廠和用戶現(xiàn)場，所需時間因機床的復(fù)雜程度而定，一般大約2~3周。
而問題方面，由于設(shè)計、制造、裝配、運輸以及安裝過程中的失誤，機床在驗收報告中難免有不盡人意的地方。對于嚴重的問題用戶方要要求及時解決或索賠；對于不嚴重或有所懷疑的問題應(yīng)與生產(chǎn)廠家協(xié)商后，雙方簽署備忘錄以便日后處理。機床在驗收時的所有驗收記錄如有需要，都要應(yīng)由生產(chǎn)廠家簽字確認。機床驗收后交由用戶使用，各種有關(guān)資料交由設(shè)備主管部門保管存檔。
3 結(jié)語
在驗收數(shù)控機床時，驗收大型數(shù)控機床，加強上述幾方面的驗收對設(shè)備管理工作有益，可減少不要時的損失，并可為以后的機床維修提供依據(jù)。企業(yè)設(shè)備部門具有設(shè)備的技術(shù)管理和組織管理等特點，在搞好技術(shù)管理的同時加強組織管理，這樣才能促企業(yè)良性發(fā)展。
