GB/T 31394-2015 数控三维钻床

　　ICS 25. 080.40 J 54

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 31394—2015

　　数控三维钻床

　　CNC threedimensionsdrilling machine

　　2015-05-15发布 2015-09-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 31394—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出 。

　　本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会(SAC/TC22)归 口 。

　　本标准起草单位 : 山东法因数控机械股份有限公司 、国家机床质量监督检验中心 、山东钢结构数控加工设备工程技术研究中心 、沈阳机床(集团)有限责任公司 。

　　本标准主要起草人 :高天真 、赵勇 、刘庆英 、张维 、李军 、陈妍言 。

　　数控三维钻床

　　1 范围

　　本标准规定了数控三维钻床的型式 、技术要求 、试验方法 、精度检验 、检验规则及标志 、包装 、运输和贮存 。

　　本标准适用于对 H 型钢、槽钢等型钢类工件的腹板和翼缘板进行钻孔加工用、钻孔直径为 12 mm~ 35 mm 的数控三维钻床(以下简称机床) 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 1184—1996 形状和位置公差 未注公差值

　　GB/T 1804—2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差

　　GB 5226. 1 机械电气安全 机械电气设备 第 1部分 :通用技术条件

　　GB/T 6576 机床润滑系统

　　GB/T 9061 金属切削机床 通用技术条件

　　GB/T 14039—2002 液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号

　　GB 15760 金属切削机床 安全防护通用技术条件

　　GB/T 16769—2008 金属切削机床 噪声声压级测量方法

　　GB/T 17421. 1—1998 机床检验通则 第 1部分 :在无负荷或精加工条件下机床的几何精度

　　GB/T 17421. 2—2000 机床检验通则 第 2部分 :数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定GB/T 19660—2005 工业自动化系统与集成 机床数值控制 坐标系和运动命名

　　GB/T 23570 金属切削机床焊接件 通用技术条件

　　GB/T 25373 金属切削机床 装配通用技术条件

　　GB/T 25374—2010 金属切削机床 清洁度的测量方法

　　GB/T 25376 金属切削机床 机械加工件通用技术条件

　　JB/T 8356. 1 机床包装 技术条件

　　3 型式

　　机床的基本型式有下列两种 :

　　a) 型式一

　　机床由框式床身 、上及两侧(固定侧和移动侧) 钻削头 、送料辊 、工件支撑滚轮等组成 。钻削中的每个钻削头既可沿垂直于工件送进方向移动 ,也可沿工件送进方向移动 。 每个钻削头在滑台上由 2个数控轴控制 。机床型式一的轴线及运动方向见图 1。

　　GB/T 31394—2015

　　图 1 机床型式一的轴线及运动方向

　　b) 型式二

　　机床由板式床身 、上及两侧(固定侧和移动侧)钻削头 、送料辊 、工件支撑辊等组成 。钻削中的每个钻削头只可沿垂直于工件送进方向移动 。每个钻削头在滑台上由 1个数控轴控制 。机床型式二的轴线及运动方向见图 2。

　　图 2 机床型式二的轴线及运动方向

　　4 技术要求

　　4. 1 一般要求

　　本标准是对 GB/T 9061、GB/T 23570、GB/T 25373、GB/T 25376 的具体化和补充 。按本标准验收机床时 ,应同时对上述标准中未经本标准具体化的其余有关验收项目进行检验 。

　　4.2 附件和工具

　　4.2. 1 应随机供应下列附件和工具 :

　　a) 专用工具 ,1套 ;

　　b) 地脚螺栓 、螺母 、垫圈 ,1套 ;

　　c) 试车用刀具接杆 ,1套 。

　　4.2.2 可按协议供应特殊附件 。

　　4.3 安全卫生

　　4.3. 1 机床的侧立柱 、拖 板 、滑 板(台) 等 直 线 运 动 轴 线 上 的 运 动 部 件 应 设 有 限 位 和 防 止 碰 撞 的 保 险装置 。

　　4.3.2 拖板移动导轨副 、滑板移动导轨副 、滚珠丝杠 、床身四周 、传动链等部位应设有防护装置 。对所处位置是安全的 、同时因结构的位置限制不宜设置防护装置的情况应采用警告信息予以说明 。

　　4.3.3 当机床不允许在运转过程中变换主轴转速时 ,应在靠近操纵位置的部位设置相应的警示标志 。

　　4.3.4 机床的各运动机构运行应正常 ,不应有异常振动 、冲击声和尖叫声 ,其空运转噪声声压级不应大于 83 dB(A) ,测量方法应符合 GB/T 16769—2008的有关规定 。

　　4.3.5 按本标准验收机床时 ,应同时对 GB 15760中未经本标准具体化的有关项 目 , 以及 GB 5226. 1 规定的有关项目进行验收 。

　　4.4 加工和装配质量

　　4.4. 1 机械加工零件的未注公差尺寸极限偏差不应低于 GB/T 1804—2000中规定的 m 级公差要求 。

　　4.4.2 机械加工零件的未注形状和位置公差应符合 GB/T 1184—1996中规定的 K级公差要求 。

　　4.4.3 床身 、基座 、上支座体(或 立 柱 、顶 梁) 、拖 板 、滑 板 、主 轴 箱 体 为 重 要 焊 接 件 , 焊 后 应 进 行 时 效 处理 。如上述零件采用铸件 ,则应在粗加工后进行时效处理 。

　　4.4.4 移动侧拖板移动导轨副 、主轴箱滑板移动导轨副为重要导轨副 , 当其采用滑动导轨副时 ,应采取相应的耐磨措施 。对于套筒进给式主轴箱 ,其主轴套筒外圆柱面应采取与寿命相适应的耐磨措施 。

　　4.4.5 重要固定结合面应紧密贴合 ,紧固后用 0. 04 mm 塞尺检验时不应插入 。下列结合面应按 “重要固定结合面 ”的要求进行考核 :

　　a) 基座与上支座体结合面 ;

　　b) 上支座体与顶梁结合面 ;

　　c) 固定侧送料夹紧箱体与基座结合面 ;

　　d) 侧立柱底座与基座结合面 ;

　　e) 主轴箱与滑板结合面 。

　　4.4.6 特别重要固定结合面应紧密贴合 ,除用涂色法检验外 ,在紧固前 、后用 0. 03 mm 塞尺检验时均不应插入(与水平面垂直的特别重要固定结合面只在紧固后检验) 。下列结合面应按 “特别重要固定结合面 ”的要求考核 :

　　a) 滚珠丝杠支座及螺母座与其相配件的结合面 ;

　　b) 导轨及滑块与其相配件的结合面 。

　　4.4.7 各运动轴线安装的滚珠丝杠副 ,装配后应进行多次运转 ,其反向间隙不应大于 0. 04 mm。

　　4.4. 8 固体颗粒污染度按下列不同部件检测(抽查) ,检测方法应符合 GB/T 25374—2010及其他相关标准的规定 :

　　a) 主轴箱内部的固体颗粒污染度按重量法测量 ,其污染物质量不应大于 4 500 mg;

　　b) 液压泵站的固体颗粒污染度可采用颗粒计数法或重量法测量 ,用颗粒计数法测量时污染等级不应高于 GB/T 14039—2002中规定的 19/16(显微镜计数) 或—/19/16(自动 颗 粒 计 数 器 计数) ;用重量法测量时其污染物质量不应大于 20 mg/100 mL。

　　4.4.9 机床润滑系统应符合 GB/T 6576的有关规定 。集中润滑应能保证各润滑点供油充足 ,管路连接处应密封可靠 ,不应泄漏 。独立润滑的各润滑点应有明显标志 ,并便于润滑 。

　　4.4. 10 拖链应固定端正 ,拖链中的软管和电缆应排列整齐 ,不应有缠绕 、交叉现象 。

　　5 试验

　　5. 1 机床空运转试验

　　5. 1. 1 空运转试验

　　5. 1. 1. 1 机床主运动机构应从最低转速起依次运转(无级变速的主轴作低 、中 、高三档转速运转 ,有级变速的主轴为全部转速逐级运转) ,每级(档) 转速的运转时间不应少于 2 min,在最高转速时的运转时间不应少于 1 h,使主轴轴承达到稳定温度 。在靠近主轴轴承处测量轴承的温度和温升 ,其温度不应超过65 ℃ ,温升不应超过 35 ℃ 。

　　5. 1. 1.2 无级变速传动的主轴转速和进给速度的实际偏差 ,不应超过指示值的 ±10% ;有级变速传动的各级主轴转速和进给速度的实际偏差 ,不应超过指示值的 -2% ~ +6% 。 主轴的转速调节和进给速度调节应灵敏 。

　　5. 1. 1.3 对机床直线运动轴线上的运动部件分别以低 、中 、高速进行空运转试验 ,运动部件移动时应平稳 、灵活 、可靠 、无明显爬行和振动现象 。

　　5. 1. 1.4 主传动系统空运转功率(不包括主电动机空载功率)不应超过主电动机额定功率的 25% 。

　　5. 1.2 手动功能试验

　　用手动方式操作机床各部位进行如下功能试验 :

　　a) 用中速对主轴进行正 、反转的起动 、停止和定向操作试验 ,连续操作不应少于 10次 ,动作应灵活 、平稳 、可靠 ;

　　b) 对无级变速的主轴至少应包括低 、中 、高在内的转速 ,对有级变速的主轴在各级转速 ,进行变速操作试验 ,动作应灵活 、可靠 ;

　　c) 用中等速度 ,分别对各直线运动轴线上的运动部件连续进行正 、反方向的起动 、停止操作试验 ,试验次数不应少于 10次 。 并 选 择 适 当 的 增 量 进 行 正 、负 向 的 操 作 试 验 , 动 作 应 灵 活 、可 靠 、准确 ;

　　d) 对机床的各种指示灯 、控制按钮 、通信 、通风系统等进行试验 ,功能应准确 、可靠 、动作灵活 ;

　　e) 对机床液压 、冷却 、润滑系统进行试验 ,各系统应调整方便 、动作平稳 、功能可靠 ,不应有渗漏现象 , 自动润滑的各润滑点应能充分润滑 ,冷却系统应冷却充分 ;

　　f) 对机床的各安全防护 、调整 、夹紧 、联锁 、限位装置和机构进行试验 ,动作应灵敏 、准确 ,功能应可靠 。

　　5. 1.3 自动功能试验

　　用数控程序操作机床各部位进行如下功能试验 :

　　a) 用中速对主轴连续进行 10次正 、反转的起动 、停止和定向操作试验 ,动作应灵活 、平稳 、可靠 ;

　　b) 对无级变速的主轴至少应包括低 、中 、高在内的转速 ,对有级变速的主轴在各级转速 ,进行变速操作试验 ,动作应灵活 、可靠 ;

　　c) 用中等速度 ,分别对各直线运动轴线上的运动部件连续进行正 、反方向的起动 、停止操作试验 ,试验次数不应少于 10 次 , 并 选 择 适 当 的 增 量 进 行 正 、负 向 的 操 作 试 验 , 动 作 应 灵 活 、可 靠 、准确 ;

　　d) 对进给系统进行低 、中 、高进给速度和快速的变速操作试验 ,动作应灵活 、可靠 。

　　5. 1.4 连续空运转试验

　　5. 1.4. 1 在 5. 1. 1~ 5. 1. 3所述试验完成之后 ,精度检验之前 ,用包括机床各种主要加工功能在内的数控程序操作机床各部件进行不切削的连续空运转试验 。

　　5. 1.4.2 整机连续空运转试验时间不应少于 36h。

　　5. 1.4.3 连续空运转试验的整个过程中 ,机床运转应正常 、平稳 、可靠 ,不应发生故障 ,否则应重新进行运转 。

　　5. 1.4.4 在连续空运转试验结束后测量油箱内吸油口的油温不应超过 60 ℃ 。

　　5.2 机床负荷试验

　　5.2. 1 总则

　　在进行机床负荷试验时 ,应对每个主传动系统进行试验 ,试验包括下列项 目 :

　　a) 主传动系统最大扭矩试验 ;

　　b) 最大切削抗力试验 。

　　5.2.2 主传动系统最大扭矩试验

　　5.2.2. 1 主传动系统最大扭矩试验按 GB/T 9061的规定 ,在小于或等于机床计算转速范围内选一适当的主轴转速 ,用钻削方式进行试验 。调整切削用量 ,使主轴传动系统达到设计所规定的最大扭矩 。

　　5.2.2.2 试验用刀具采用标准高速钢麻花钻头 。

　　5.2.2.3 试件材料采用 Q235。

　　5.2.3 最大切削抗力试验

　　5.2.3. 1 最大切削抗力试验按 GB/T 9061的规定 ,在小于或等于机床计算转速范围内选一适当的主轴转速 ,用钻削方式进行试验 。调整切削用量 ,使机床达到设计规定的最大切削抗力 。

　　5.2.3.2 试验用刀具采用标准高速钢麻花钻头 。

　　5.2.3.3 试件材料采用 Q235。

　　5.3 直线运动轴线最小设定单位试验

　　5.3. 1 试验方法

　　5.3. 1. 1 先以快速使直线运动轴线上的运动部件向正(或负)方向移动一定距离 ,停止后 , 向同方向给出数个最小设定单位的指令 ,再停止 , 以此位置作为基准位置 ,每次给出一个 ,共给出 20个最小设定单位的指令 , 向同方向移动 ,测量各个指令的停止位置 。从上述的最终位置 ,继续向同方向给出数个最小设定单位的指令 ,停止后 , 向负(或正)向给出数个最小设定单位的指令 ,约返回到上述的最终测量位置 ,这些正向或负向的数个最小设定单位指令的停止位置不作测量 。然后从上述的最终位置开始 ,每次给出一个 ,共给出 20个最小设定单位的指令 ,继续向负(或正)向移动 ,测量各指令的停止位置 ,见图 3。

　　图 3 最小设定单位试验

　　5. 3. 1.2 对各直线运动轴线至少在行程的中间及两端的 3个位置分别进行试验 ,按 5. 3. 2 的规定计算误差 , 以 3个位置上的最大误差值作为最小设定单位误差 。各直线运动轴线需分别计算 。

　　5.3.2 误差计算

　　注 : 误差分为最小设定单位误差 Sa 和最小设定单位相对误差 Sb 。

　　5.3.2. 1 最小设定单位误差 Sa

　　见式(1) 。

　　Sa =|Li - m |max …………………………( 1 )

　　式中 :

　　Sa — 最小设定单位误差 ,单位为毫米(mm) ;

　　Li — 某个最小设定单位指令的实际位移值 ,单位为毫米(mm) ;

　　m — 一个最小设定单位指令的理论位移值 ,单位为毫米(mm) 。

　　注 : 实际位移的方向若与给出的方向相反 ,其位移 Li 为负值 。

　　5.3.2.2 最小设定单位相对误差 Sb

　　见式(2) 。

　　Sb

　　式中 :

　　Sb — 最小设定单位相对误差 , % ;

　　Li— 连续 20个最小设定单位指令的实际位移值之和 ,单位为毫米(mm) ;

　　m — 一个最小设定单位指令的理论位移值 ,单位为毫米(mm) 。

　　5.3.3 允差

　　Sa 的允差根据机床的具体情况 , 由制造厂予以规定 。

　　Sb 的允差不应大于 25% 。

　　5.3.4 检验工具

　　激光干涉仪 。

　　5.4 直线运动轴线原点返回试验

　　5.4. 1 试验方法

　　5.4. 1. 1 分别使各直线运动轴线上的运动部件 ,从行程上的任意点按相同的移动方向 , 以快速进行 5 次返回某一设定原点 P0 的试验 。测量运动部件每次实际位置 Pj0与原点理论位置 P0 之差值 , 即原点返回偏差 Xj0 (j= 1、2、3、4、5) ,见图 4。

　　图 4 原点返回试验

　　5. 4. 1.2 对各直线运动轴线至少在行程的中间及靠近两端的任意 3个位置进行试验 ,按 5. 4. 2 的规定计算误差 , 以 3个位置上的最大误差值作为原点返回误差 。

　　5.4.2 误差计算

　　原点返回误差 , 以在各直线运动轴线上至少 3个位置试验中通过计算得到的原点返回偏差的标准不确定度的估算值 ,取其最大值的 4倍计 ,见式(3) 。

　　R0 = 4S0 max …………………………( 3 )

　　式中 :

　　R0 — 原点返回误差 ,单位为毫米(mm) ;

　　S0max— 原点返回偏差的标准不确定度的估算值中的最大值 ,单位为毫米(mm) 。

　　注 : S0 根据 GB/T 17421. 2—2000的有关公式进行计算 : SXi0 。

　　5.4.3 允差

　　根据机床的具体情况 , 由制造厂予以规定 。

　　5.4.4 检验工具

　　激光干涉仪 。

　　6 精度检验

　　6. 1 一般要求

　　6. 1. 1 计量单位

　　本标准中所有线性尺寸和相应的公差均用毫米(mm)表示 ;角度偏差和相应的公差用比值表示 。

　　6. 1.2 检验顺序

　　本标准所给出的检验项目的顺序并不表示实际检验顺序 。检验时 ,一般可按方便操作的原则安排检验次序 。

　　6. 1.3 检验项目

　　检验机床时 ,根据结构特点并不是必须检验本标准中的所有项 目 。为了验收目的而要求检验时 ,可由用户取得制造厂同意选择一些感兴趣的检验项 目 ,但这些检验项目必须在机床订货时明确提出 。

　　6. 1.4 检验工具

　　本标准所规定的检验工具仅为举例 ,在保证检验结果可靠的前提下 ,可以使用相同指示量和具有至少相同精度的其他检验工具 。指示器应具有 0. 001 mm 或更高的分辨率 。

　　6. 1.5 最小公差

　　当实测长度与本标准规定的长度不同时 ,公差应根据 GB/T 17421. 1—1998中 2. 3. 1. 1 的规定 ,按能够测量的长度折算 。折算结果小于 0. 005 mm 时 ,仍按 0. 005 mm 计 。

　　6. 1.6 轴线及运动方向命名

　　机床的轴线及运动方向命名按 GB/T 19660—2005的规定 。

　　机床轴线及运动方向见图 1、图 2。

　　6. 1.7 其他

　　6. 1.7. 1 使用本标准时应按 GB/T 17421. 1—1998的规定 ,尤其是精度检验前的安装 、主轴及其他部件的空运转 、温升 、检验方法 。

　　6. 1.7.2 当确因机床结构限制 ,无法按简图所示位置放置检验工具时 ,允许改变检验工具的位置 ,但不能改变检验原理 ,并且位置偏离应最小 。

　　6. 1.7.3 除非特别说明 ,不参与检验的移动部件应置于行程的中间位置并锁紧 。

　　6.2 几何精度检验

　　6.2. 1 机床型式一的几何精度检验

　　6.2.2 机床型式二的几何精度检验

　　6.3 数控轴线定位精度和重复定位精度检验

　　6.3. 1 机床型式一的数控轴线定位精度和重复定位精度检验

　　6.3.2 机床型式二的数控轴线定位精度和重复定位精度检验

　　6.4 工作精度检验

　　6.4. 1 机床型式一的工作精度检验

　　6.4.2 机床型式二的工作精度检验

　　7 检验规则

　　7. 1 出厂检验

　　7. 1. 1 每台机床应经质量检验部门检验合格后 ,并附有产品质量合格证书方可出厂 。

　　7. 1.2 出厂检验项 目 :

　　a) 外观 ;

　　b) 参数 ;

　　c) 精度 ;

　　d) 加工和装配质量(污染度为抽查) ;

　　e) 安全防护装置 ;

　　f) 电气系统安全 ;

　　g) 空运转试验 ;

　　h) 负荷试验 ;

　　i) 附件和工具 。

　　7.2 型式检验

　　7.2. 1 有下列情况之一时 ,应进行型式检验 :

　　a) 新产品试制定型和老产品改型试制 ;

　　b) 正式生产后 ,如果结构 、材料 、工艺有较大改变可能影响产品性能时 ;

　　c) 停产两年以上 ,恢复正常生产 ;

　　d) 对产品质量存在严重分歧 ;

　　e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时 ;

　　f) 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时 。

　　7.2.2 型式检验时 ,从出厂检验合格的产品中随机抽取 2% ,但每次检验不应少于一台 。

　　7.2.3 型式检验应按第 4章 、第 5 章和第 6章中规定的全部项目进行检验 ,所检项目应全部合格 。

　　8 标志、包装、运输和贮存

　　8. 1 机床应有产品铭牌 、注意事项或警示标牌 、有关的运动指向标牌 。产品铭 牌 应 注 明 产 品 名 称 、型号 、主要参数 、生产单位名称 、地址 、电话和企业商标 。

　　8.2 机床包装前 ,工作液应从箱体中排尽 。液压系统的所有外露孔口应有可靠的密封防尘措施 。

　　8.3 机床包装前 ,所有零部件 、附件和备件的加工表面应采取可靠的防锈措施 。

　　8.4 机床的包装方式 :

　　— 出 口和境内铁路 、水路运输(集装箱除外)时 ,机床应全部采用包装箱包装 ,包装及标志应符合JB/T 8356. 1 的规定 。

　　— 境内公路运输时 ,除电气设备采用包装箱外 ,整机可裸装 ,但必须有可靠的防雨防潮措施 。机床的固定应牢靠 , 防止运输过程中倾倒和滑落 。

　　— 集装箱运输时 ,整机和电气设备可裸装 ,但在集装箱内的固定应牢靠 。

　　8.5 机床的包装储运图示标志应符合 GB/T 191的有关规定 。

　　8.6 机床的运输应符合铁路 、公路 、水路运输及机械化装载的规定 。

　　8.7 机床贮存应注意采取防雨 、防潮等设施 ,长期保管应防止锈蚀 。