步距规在数控机床精度方面的应用

　　全球的竞争和质量标准的要求，对机床提出了更高的定位精度、更小的公差及更高的进给率。为了达到这些要求并生产出高品质高精度的零件，必须要测量机床的三维体积定位精度。   

　　二十年前，机床的最大定位误差为丝杆的螺距误差及丝杆的热膨胀误差。但现在上述的大部份误差已被大幅度降低，机床的主要误差转而变成垂直度误差和直线度误差。为了达到高的机床三维空间定位精度，机床上所有的 3 个位移误差、 6 个直线度误差和 3 个垂直度误差都必须得到测量与补偿。用传统的量块来测量直线度和垂直度误差是较困难并费时费钱的，通常需要停机数日并要求有经验的行家来进行测量。用激光干涉仪来测量，方便、快捷准确，但是几十万元的仪器购买成本又太高，这是一般企业所难以承受的，而且对于生产数控机床的企业而言，用它来进行上门服务是不现实的。所以很多企业都选用价格不高，方便测量和携带的步距规。

　　步距规也叫节距规，阶梯规，它由精密的量块直线排列，永久固定于一个坚固的框架中，框架表面进行喷塑或镀层保护处理，可用于检测机床工作台移动精度和校准三坐标测量机，便于调整机床以补偿误差，提高设备定位精度。

　　现有的步距规有以下几种：

　　1、用于水平测量(X、Y坐标)的卧式步距规；

　　2、用于垂直测量(Z坐标)的立式步距规；

　　3、用于水平和垂直测量的立卧两用步距规。

　　步距规是一种高精度量具，工作量块有钢质和纳米陶瓷两种。因钢质量块易生锈不易养护且不耐磨损，绝大多数客户选用陶瓷量块步距规，与国外应用情况一致。现新制定的陶瓷量块标准已列入国家标准。

　　步距规的工作尺寸是指各量块外露部分工作面中点间的距离。使用步距规前，应用洁净脱脂棉（可沾少许航空汽油120#）擦净各工作表面。对钢质量块，使用前需除净防锈油，使用中勿用手指触摸量块工作面（手汗极易使钢质量块生锈），用完后应涂防锈油。陶瓷量块不生锈且耐磨耐用。 

　　检测数控机床各坐标方向定位精度:

　　将步距规放置在工作台上并沿某一坐标方向（X、Y、Z）调整基体使之与某一导轨方向平行（斜度100：0.01）。在主轴头架上吸附刚性较高的磁力表座并装上杠杆千分表（磁力表座和杠杆千分表的质量一定要好，不然会影响测量精度）。因杠杆千分表的质量对检测结果影响较大，故应选用精度高尤其重复性好（不超过0.001mm）的高档杠杆千分表。 测量时杠杆千分表测头应处于各量块工作面中心区域。测量Z轴方向（垂直方向）定位精度时，应将步距规直立放置进行检验。 出厂检验报告已标出步距规各工作尺寸偏差值，处理测量结果时应将测得值加上工作尺寸的偏差值（带正负号）。 修正后的测量结果即为各坐标方向的定位误差，将某坐标方向各点的定位误差记录并绘成坐标曲线，利用记录和曲线图，借助有关软件进行误差修正。 陶瓷工作量块的热膨胀率为（9.5±1.0）×10-6 K-1，中间垫块与钢质量块的热膨胀率为（11.5±1.0）×10-6 K-1；当环境温度偏离20°C，还应考虑温度变化可能引起的测量误差。

　　目前，国内外比较知名的步距规品牌有：美国穆尔、日本三丰、中国安一，它们的精度等级均能满足于检测机床工作台移动精度和校准三坐标测量机。就价格而言，美国穆尔远远高于日本三丰和中国安一两个品牌，而中国安一的价格在同等精度、质量的前提下又仅仅是日本三丰的四分之一，加上定制周期较短，可以特殊定制规格和节距，目前安一公司采用新的工艺和设计生产了新一代的步距规，精度更高，结构设计更为合理，所以更多的用户更愿意选择海尔式的国产高端步距规品牌——安一量具。

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