大型數控機床的驗收
摘要：隨著我國工業水平的提高，對加工產品質量的要求也越來越高。各項行業近幾年來對大型數控機床的引進也越來越多，因此這些大型數控設備的驗收工作就顯得重要。大型數控機床驗收的全過程包含了技術、管理及貿易等諸多方面，是一個復雜的過程，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。大型數控機床的驗收涉及到機、電、液、氣等機床硬件及數控系統軟件等多方面內容，其復雜程度也遠遠大于傳統小型機床，故對于大型數控機床的驗收要格外謹慎。
數控機床的驗收是在普通機床驗收上發展而來的，但又區別于普通機床的驗收。各使用行業沒有形成統一的驗收模式，取決于各個設備使用行業內部延續的管理制度。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務一素質有較高的要求。對于大型數控的驗收，對一些大數控龍門銑床、大型數控鏜床、五軸聯動機床和與之配套的電主軸等級設備的驗收雜。它涉及到機、電、液、氣等級機床硬件及數控系統軟件多方面內容。其程度也遠遠大于傳統小型機床，故對于大型數控機床的驗收要格外謹慎。所以形成完整的驗收設備管理制度和流程是需要的，從而提高設備使用單位的生產效率。
1 設備選型與技術協議
1．1設備選型是保障驗收質量的前提
數控機床在機械加工領域的應用日益增多。基價格昂貴，對使用也較高，在各個企業里一般都被列為重要設備。對這類數控機床是大型數控機床的前期選型重要，關系到設備后期使用的可靠性、穩定性及技術支持等諸多因素。
數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、售后及技術支持等因素較大關系。購置成本確定下來后，依據其他因素進行調研和論證。如果選擇國外數控機床，盡量選擇一些國際品牌（如瑞士、德國、法國、西班牙等）的產品。他們生產的數控機床代表著世界上先進的技術，從設備的外觀、靜態精度、加工精度、位置精度、穩定性、安全性、環保等指標，遠遠高于我國產品。選擇我國數控設備的大型數控機床，就要對我國機床制造行業進行深入的了解。根據中國機械網發布的機床行業“新十八羅漢企業”，它們代表了我國機床制造業的先進技術產品。如金屬切削機床制造行業有沈陽機床（集團）有限責任公司、齊重數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，金屬成形機床制造行業有湖北三環鍛壓設備有限公司等。這些首先在我國具有深厚的制造技術和企業文化底蘊。近年來由于國家政策的扶持和自身對國際先進技術的引進，在機床產品的性能、精度、可靠性等方面得到迅猛的發展。甚至有些關鍵技術可以與國際品牌相媲美。
設備選型工作中，和技術交流購置單位提供了大量的核算和依據。根據購置單位自己的產品在數控設備的功能、性能、配置、數控系統、精度等方面貨比三家就可得出正確合理的判斷。
1．2 設備的技術協議是驗收的保障
1．2．1 技術協議編寫依據
進行前期調研和技術交流后，購置單位首先根據加工產品的要求編寫所需設備的標書進行招標。中標單位應由三家以上應標單位中選出。設備技術協議通常由購置單位依據中標條款編寫，由供需雙方確認簽字。首先對所需設備名稱、型號、供需單位名稱、日期進行填寫，技術協議正文中可對設備的要求進行具體描述。
1．2．2 設備技術協議的內容要求
設備技術協議應包括以下內容：
（1）設備的用途、功能、結構形式。如加工產品的材料、產品成型的、設備構成要求等，是非標設備，要把設備的整體構成要求提出來。
（2）主要技術指標。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、驗收執行的標準。如數控系統品牌功能、液壓系統元件、主軸軸承精度，德國的VDI3441標準、我國標準JB6086-92《數控龍門鏜銑床精度檢驗》等標準。
（5）供貨范圍、文件資料、技術服務條款。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。
以上內容盡可能性在技術協議中描述清楚，避免驗收時出現不要的遺憾。
2 數控機床的驗收過程
結合驗收大型數控機床的經驗，筆者總結出大型數控機制驗收工作按時間順序可分為預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 數控機床的預驗收
預驗收是設備購置方在生產廠家為了檢查、驗證所購置的機床能否滿足自身產品的加工質量及生產效率要求，提供的資料、備附件等是否全。生產廠家在機床通過正常運行試加工并經整體檢驗合格后，購置方才能進行預見驗收工作。如果設備存在較大質量隱患，預驗收中沒有發現，到用戶現場安裝調試中由于場地、專用工具、人員配置等因素整改工作困難。數控機床的驗收工作都應在合同及設備技術協議中規定家預驗收過程。預驗收主要是指購置單位在機床生產廠家對總裝完成后的機床進行先期檢驗。如果預驗收通過，則意味著用戶同意該機床向用戶廠家發運，貨物到達用戶處后，用戶將支付該設備較大部分的購置款。所以，預驗收是重要的步驟，不可忽視。
預驗收檢查內容有以下幾個方面：
（1）檢驗數控機床主要零部件是否按技術協議要求提供。如數控系統、液壓元件、反饋元件{光柵尺、編碼器}、驅動元件、主軸軸承等。
（2）機床各項參數是否達到技術協議要求。如工作臺尺寸、各驅動軸的行程等。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定的正負方向運動、機床各軸運動時的驅動功率比值是否正常等。
（4）機床各驅動軸、主軸運行時的噪聲、振動情況是否符合技術協議要求，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協議要求。如機床防護罩、防護欄（梯）等。
（6）檢驗技術協議未要求（制造廠標配）部分，如發現不滿意處可向生產廠家提出，以便及時整改。
（7）作好預驗收記錄。根據對設備精度檢驗及要求整改內容編寫預難以報告，并由購置單位和生產廠家簽字確認。
2．2 驗收
根據技術協議要求，檢測機床的各項技術指標，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場后，設備管理部門及時組織有關人員開箱檢查，參加人員應包括設備管理人員、技術人員、使用單位。如果是進口設備，則需要商務代理、海關商檢人員等。
檢驗項目根據技術協議有：
（1）外觀檢查。主機及各零部件有無碰撞損傷、變形、受潮和銹蝕等現象，逐項如實填寫“設備開箱檢查單”并及時向有關部門匯報。所有檢驗項目應做好檢查記錄，如有需要則應進行拍照或錄像，以便日后進行或索賠。
（2）核對應有的隨機的操作、編程、維修說明書，圖紙資料及裝箱單，合格證等技術文件資料。
（3）按技術協議規定，對照裝箱單清點主機及各零部件、附件、備件和工具的數量、規格及完好狀況。
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量、精度和安裝調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控制大型數控龍門鏜銑床，數控系統為德國西門子SIENMEN S 840D 、反饋裝置為HEIDENHAIN 光柵尺、CYTEC公司生產的G30型雙回轉擺動銑頭、主軸轉速、10000r/min。主要包括床身導軌、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檢驗完成。對于安裝過程中的檢驗項目要嚴格，對主要導軌的精度、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變化。另外，大型數控機床的零部件多、安裝調試周期長參加人員也較多，很容易出現由于安裝過程中的錯誤或疏忽導致日后的諸多故障。所以安裝過程中驗收主管人員要嚴把質量關。
2．2．3 安裝完成后的總體驗收
總體驗收工作涉及很多內容，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指標，如運行平衡性、液壓、潤滑、發熱、噪聲、爬行、報警提示、電流過載保護和限位保護等，這些參數要根據不同的機床具體考慮。一般可通過空運轉試驗和帶負荷試驗來檢驗該機床的各項指標。空運轉時間在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備在額定負荷下的工作能力。負荷試驗可按數控設備的設計功率25%、50%、75%、100%的順序分別進行。在負荷試驗中按規范檢查軸承的溫升，液壓系統的泄漏、傳動、操縱、控制自動安全裝置是否正常，運轉聲音是否正常。
數控功能試車是按照機床配備的數控系統說明書和技術協議要求，對機床應具備的和數控功能進行手動或數控程序方面的檢驗。數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速、轉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。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整后生其中的五項改變可能導致其他項目的改。所以，所有檢測項目都應一次檢測合格。幾何精度的檢驗可以按照生產家提供的合格證或我國有關標準提出的檢測項目逐項檢測。以大型機床五軸聯動數控龍門鏜銑床為例，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。有些檢具應由機床生產廠家根據兩條導軌的寬度設計的。有些機床專用檢具應機床的專用測量工具留給用戶，如大型數控龍門銑訂配置的德國CYTEC公司生產的G30型雙回轉擺動銑頭主軸檢驗棒，在技術協議中應明確體現。
②位置精度檢驗。數控機床的定位精度是指機床各驅動軸在數控系統的控制下運動所能達到的位置精度。因此，根據實測的定位精度數值，可判斷出該機床加工過程中能否達到好的工件加工精度。該項精度取決于數控機床的幾何精度、機床的測量系統精度、控制系統的精度和剛度及其動態特性等因素。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、重復定位精度、反向差值、原點的復歸精度、位置偏差及定位系統偏差等。主要檢測工具有雙頻激光干涉儀、測微儀和成組規、光學計數顯微鏡、360齒分度標準轉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技術要求的標準驗收。歐洲生產商通常采用德國VDI/DGQ 3441標準，日本機床生產商通常JIS B6201、JIS、B6336或JIS B6338
標準，我國現在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廠家提供的檢驗項目或雙方協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。以大型機床五軸聯動數控龍門鏜銑床為例，除做NAS 方圓切削加工外，應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、扭矩之間的關系應符合圖1所示功率扭矩圖。
（2）機床的軟件驗收
一臺完整的數控機床不僅是各種機床硬件的組合，還應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。甚至由于驗收記錄不全，有些責任不能明確，再現問題不能索賠，造成經濟損失。
機床的軟件包括技術文件、技術培訓和對問題的處理。技術文件包括生產廠家技術文件和系統文件，如制造出具設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。數控系統資料及維護手冊等。生產廠家還應相關的外購件的說明及圖紙、安裝后所改動部分的圖紙及說明、機床數據備份光盤（包括PLC程序，數控系統中的NC參數以及位置精度補償程序等一些數值）。這些文件及參數對日后操作培訓、編程培訓和維修人員培訓。地點可以在設備制造廠和用戶現場，所需時間因機床的復雜程度而定，一般大約2~3周。
而問題方面，由于設計、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與生產廠家協商后，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，都要應由生產廠家簽字確認。機床驗收后交由用戶使用，各種有關資料交由設備主管部門保管存檔。
3 結語
在驗收數控機床時，驗收大型數控機床，加強上述幾方面的驗收對設備管理工作有益，可減少不要時的損失，并可為以后的機床維修提供依據。企業設備部門具有設備的技術管理和組織管理等特點，在搞好技術管理的同時加強組織管理，這樣才能促企業良性發展。
