2024年5月13日发(作者：伏友易)
实验九 HED—21S数控系统综合实验台机械部分拆装
一、实验目的
1、了解数控设备机械部分工作结构及原理。
2、熟悉数控设备重要传动机械拆装过程。
3、认识数控机床部件间几何位置关系，检测方法及其数据处理；了解整机几何精度要求，
误差来源。
4、了解有关检测仪器的工作原理和工具的使用方法。
二、实验设备
HED—21SF数控系统综合实验台
钳工工具箱
量具（千分尺、百分表、磁性表座、平尺、游标卡尺等）
三、相关知识
1、数控机床坐标系
数控机床有主运动和坐标方向上的进给运动，因此，数控机床机械部分主要由主轴部件和进
给部件组成。进给移动部件一般具有X、Y、Z三个坐标方向上的运动，为 保证被加工工件
的几何精度，机床主轴旋转中心及个坐标运动方向的几何位置必须达到一定的精度指标。三
个坐标方向必须垂直，主轴旋转轴线必须垂直于X坐标 轴、Y坐标轴组成的平面或平行于Z
轴坐标。
2、机床精度概念
机床的加工精度是衡量机床性能的一项重要 指标。影响机床加工精度的因素很多 , 有机床
本身的精度影响 , 还有因机床及工艺系统变形、加工中产生振动、机床的磨损以及刀具磨
损等因素的影响 。在上述各因素中 ,机床本身的精度是一个重要的因素。例如在车床上车
削 圆柱面 ,其圆柱度主要决定于工件旋转轴线的稳定性、车刀刀尖移动轨迹的直线度以及
刀尖运动轨迹与工件旋转轴线之间的平行度 ,即主要决定于车床主轴与刀架的运动精度以
及刀架 运动轨迹相对于主轴的位置精度。
机床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度以及工作精度等 , 不同类型的机床对这些
方面的要求是不一样的。
(1)几何精度
机床的几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何精度 ,它指的是机床在不运动 ( 如主
轴不转 ,工作台不移动)或运动速度较低时的精度.它规定了决定加工精度的各主要零、部件
间以及这些零、部件的运动轨迹之间的相对位置允差。例如 ,床身导轨的直线度、工作台面
的平面度、主轴的回转精度、刀架溜板移动方向与主轴轴线的平行度等。在机床上加工的工
件表面形状 ,是由刀具和工件之间的相对运动轨迹决定的 ,而刀具和工件是由机床的执行件
直接带动的 ,所以机床的几何精度是保证加工精度最基本的条件。
(2)传动精度
机床的传动精度是指机床内联系传动链两末端件之间的相对运动精度。这方面的误差就称为
该传动链的传动误差。例如车床在车削螺纹时 ,主轴每转一转 ,刀架的移动量应等于螺纹的
导程。但是 ,实际上 ,由于主轴与刀架之间的传动链中 ,齿轮、丝杠及轴承等存在着误差 ,
使得刀架的实际移距与要求的移距之间有了误差 ,这个误差将直接造成工件的螺距误差。为
了保证工件的加工精度 ,不仅要求机床有必要的几何精度 ,而且还要求内联系传动链有较高
的传动精度。
(3)定位精度
机床定位精度是指机床主要部件在运动终点所达到的实际位置的精度。实际位置与预期位置
之间的误差称为定位误差。对于主要通过试切和测量工件尺寸来确定运动部 件定位位置的
机床 ,如卧式车床、万能升降台铣床等普通机床 , 对定位精度的要求并不太高。但对于依靠
机床本身的测量装置、定位装置或自动控制系统来确定运动部件定位位置的机床 ,如各种自
动化机床、数控机床、坐标测量机等 ,对定位精度必须有很高的要求。
机床的几何精度、传动精度和定位精度通常是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度较
低的情况下检测的 ,故一般称之为机床的静态精度。静态精度主要决定于机床上主要零、部
件 , 如主轴及其轴承、丝杠螺母、齿轮以及床身等的制造精度以及它们的装配精度。
(4)工作精度
静态精度只能在一定程度上反映机床的加工精度 ,因为机床在实际工作状态下 ,还有一系列
因素会影响加工精度。例如 ,由于切削力、夹紧力的作用,机床的零、部件会产生弹性 变形 ;
在机床内部热源 ( 如电动机、液压传动装置的发热 ,轴承、齿轮等零件的摩擦发热等) 以及
环境温度变化的影响下 ,机床零、部件将产生热变形 ; 由于切削力和运动速度的影 响 , 机
床会产生振动 ;机床运动部件以工作速度运动时 ,由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素
的影响 ,其运动精度也与低速下测得的精度不同 ; 所有这些都将引起机床静态精度的变化 ,
影响工件的加工精度。机床在外载荷、温升及振动等工作状态作用下的精度 ,称为机床的动
态精度。动态精度除与静态精度有密切关系外 ,还在很大程度上决定于机床的刚度、抗振性
和热稳定性等。目前 , 生产中一般是通过切削加工出的工件精度来考核机床的综合动态精
度 ,称为机床的工作精度。工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。
四、实验内容及步骤
1、了解HED—21S数控系统综合实验台主轴部件、刀台部件、十字工作台结构。
图 3—1 十字工作台俯视图
图 3—2 十字工作台剖视图
2、HED—21S数控系统综合实验台十字工作台拆装。
3、滚珠丝杆副的认识、联轴器拆装、圆柱导轨副拆装。检查导跪滑块接触面、螺母支座接
触面与工作台的平行度。
4、卸下滚珠丝杆支座及丝杆副、连轴器、驱动电机。检查滚动导轨安装面平面度和导向面
直线度。
5、测量主要零件尺寸，画出草图，记录结果。
6、清洗拆下的零部件，重新装配。滚珠丝杆安装时，检查与导轨平行度，达到拆卸前的精
度。
7、检查工作台几何精度，并达到拆装前精度值。
8、分析影响机床几何精度的因素。
9、重新装配后启动运行。
五、记录
1、记录拆装十字工作台主要技术参数。
2、记录拆装后十字工作台几何精度。
序检查项目
号
1
2
3
4
5
6
主轴径向跳动
主轴轴向串动
X、Y方向垂直度
X、Y轴移动直线度
X、Y轴向串动
X、Y原点重复检查
拆卸前
拆卸后
7
8
9
拖板平面与底座平面平行
度
拖板平面直线度
滚珠丝杆与导轨平行度
2024年5月13日发(作者：伏友易)
实验九 HED—21S数控系统综合实验台机械部分拆装
一、实验目的
1、了解数控设备机械部分工作结构及原理。
2、熟悉数控设备重要传动机械拆装过程。
3、认识数控机床部件间几何位置关系，检测方法及其数据处理；了解整机几何精度要求，
误差来源。
4、了解有关检测仪器的工作原理和工具的使用方法。
二、实验设备
HED—21SF数控系统综合实验台
钳工工具箱
量具（千分尺、百分表、磁性表座、平尺、游标卡尺等）
三、相关知识
1、数控机床坐标系
数控机床有主运动和坐标方向上的进给运动，因此，数控机床机械部分主要由主轴部件和进
给部件组成。进给移动部件一般具有X、Y、Z三个坐标方向上的运动，为 保证被加工工件
的几何精度，机床主轴旋转中心及个坐标运动方向的几何位置必须达到一定的精度指标。三
个坐标方向必须垂直，主轴旋转轴线必须垂直于X坐标 轴、Y坐标轴组成的平面或平行于Z
轴坐标。
2、机床精度概念
机床的加工精度是衡量机床性能的一项重要 指标。影响机床加工精度的因素很多 , 有机床
本身的精度影响 , 还有因机床及工艺系统变形、加工中产生振动、机床的磨损以及刀具磨
损等因素的影响 。在上述各因素中 ,机床本身的精度是一个重要的因素。例如在车床上车
削 圆柱面 ,其圆柱度主要决定于工件旋转轴线的稳定性、车刀刀尖移动轨迹的直线度以及
刀尖运动轨迹与工件旋转轴线之间的平行度 ,即主要决定于车床主轴与刀架的运动精度以
及刀架 运动轨迹相对于主轴的位置精度。
机床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度以及工作精度等 , 不同类型的机床对这些
方面的要求是不一样的。
(1)几何精度
机床的几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何精度 ,它指的是机床在不运动 ( 如主
轴不转 ,工作台不移动)或运动速度较低时的精度.它规定了决定加工精度的各主要零、部件
间以及这些零、部件的运动轨迹之间的相对位置允差。例如 ,床身导轨的直线度、工作台面
的平面度、主轴的回转精度、刀架溜板移动方向与主轴轴线的平行度等。在机床上加工的工
件表面形状 ,是由刀具和工件之间的相对运动轨迹决定的 ,而刀具和工件是由机床的执行件
直接带动的 ,所以机床的几何精度是保证加工精度最基本的条件。
(2)传动精度
机床的传动精度是指机床内联系传动链两末端件之间的相对运动精度。这方面的误差就称为
该传动链的传动误差。例如车床在车削螺纹时 ,主轴每转一转 ,刀架的移动量应等于螺纹的
导程。但是 ,实际上 ,由于主轴与刀架之间的传动链中 ,齿轮、丝杠及轴承等存在着误差 ,
使得刀架的实际移距与要求的移距之间有了误差 ,这个误差将直接造成工件的螺距误差。为
了保证工件的加工精度 ,不仅要求机床有必要的几何精度 ,而且还要求内联系传动链有较高
的传动精度。
(3)定位精度
机床定位精度是指机床主要部件在运动终点所达到的实际位置的精度。实际位置与预期位置
之间的误差称为定位误差。对于主要通过试切和测量工件尺寸来确定运动部 件定位位置的
机床 ,如卧式车床、万能升降台铣床等普通机床 , 对定位精度的要求并不太高。但对于依靠
机床本身的测量装置、定位装置或自动控制系统来确定运动部件定位位置的机床 ,如各种自
动化机床、数控机床、坐标测量机等 ,对定位精度必须有很高的要求。
机床的几何精度、传动精度和定位精度通常是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度较
低的情况下检测的 ,故一般称之为机床的静态精度。静态精度主要决定于机床上主要零、部
件 , 如主轴及其轴承、丝杠螺母、齿轮以及床身等的制造精度以及它们的装配精度。
(4)工作精度
静态精度只能在一定程度上反映机床的加工精度 ,因为机床在实际工作状态下 ,还有一系列
因素会影响加工精度。例如 ,由于切削力、夹紧力的作用,机床的零、部件会产生弹性 变形 ;
在机床内部热源 ( 如电动机、液压传动装置的发热 ,轴承、齿轮等零件的摩擦发热等) 以及
环境温度变化的影响下 ,机床零、部件将产生热变形 ; 由于切削力和运动速度的影 响 , 机
床会产生振动 ;机床运动部件以工作速度运动时 ,由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素
的影响 ,其运动精度也与低速下测得的精度不同 ; 所有这些都将引起机床静态精度的变化 ,
影响工件的加工精度。机床在外载荷、温升及振动等工作状态作用下的精度 ,称为机床的动
态精度。动态精度除与静态精度有密切关系外 ,还在很大程度上决定于机床的刚度、抗振性
和热稳定性等。目前 , 生产中一般是通过切削加工出的工件精度来考核机床的综合动态精
度 ,称为机床的工作精度。工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。
四、实验内容及步骤
1、了解HED—21S数控系统综合实验台主轴部件、刀台部件、十字工作台结构。
图 3—1 十字工作台俯视图
图 3—2 十字工作台剖视图
2、HED—21S数控系统综合实验台十字工作台拆装。
3、滚珠丝杆副的认识、联轴器拆装、圆柱导轨副拆装。检查导跪滑块接触面、螺母支座接
触面与工作台的平行度。
4、卸下滚珠丝杆支座及丝杆副、连轴器、驱动电机。检查滚动导轨安装面平面度和导向面
直线度。
5、测量主要零件尺寸，画出草图，记录结果。
6、清洗拆下的零部件，重新装配。滚珠丝杆安装时，检查与导轨平行度，达到拆卸前的精
度。
7、检查工作台几何精度，并达到拆装前精度值。
8、分析影响机床几何精度的因素。
9、重新装配后启动运行。
五、记录
1、记录拆装十字工作台主要技术参数。
2、记录拆装后十字工作台几何精度。
序检查项目
号
1
2
3
4
5
6
主轴径向跳动
主轴轴向串动
X、Y方向垂直度
X、Y轴移动直线度
X、Y轴向串动
X、Y原点重复检查
拆卸前
拆卸后
7
8
9
拖板平面与底座平面平行
度
拖板平面直线度
滚珠丝杆与导轨平行度