机械设备总装的检测方法及要求
机械设备的基础零件如导轨、立柱、横梁和溜板等的各项精度检测合格后，就可进行部件拼装和总装。
在组装过程中或总装完成后要对部件之间的位置精度、主轴与工作台回转精度、部件间的运动精度、定位精度、传动链以及机械平衡等各项进行检测，以判定机械设备在总装完成后是否合乎规定的几何精度和工作精度等。
下面以车床精度检验为例，介绍车床检验的主要项目要求及检测方法。
车削加工是利用工件的旋转和刀具的直线移动加工工件的，在车床上可以加工各种回转表面。由于车削加工具有高的生产率、广泛的工艺范围以及可得到较高的加工精度等特点，所以车床在金属切削机床中占的比例最大，占机床总数的20%～35%，是应用最广泛的金属切削机床之一。
使用机床加工工件时，由于人、机、料、法、环、测等各方面的影响，工件会产生各种误差。而这些因素中，机床设备本身精度的影响很大；因此，对机床设备的几何精度进行检验，使机床的几何精度保持在一定的范围内，对保证机床的加工精度是十分重要的。国家标准对各类通用机床，如普通车床、铣床、刨床、数控车床、磨床等精度检验的项目、方法及公差等都进行了规定。
（一）车床几何精度的检验
1.机床检验前的准备工作
（1）机床检验前的调平和安装
检验前须将机床安装在适当的基础上，并按制造厂的使用说明书将机床调平。
（2）机床检验前的状态
①零部件的拆卸
机床检验原则上在制造完工的成品上进行。如果检验时需要拆卸机床的某些零部件（如为了检验导轨而拆卸机床的工作台等），必须按制造厂规定的办法进行。
②检验前某些零部件的温度条件
检验几何精度和工作精度时，机床应尽可能处于正常工作状态。应按使用条件和制造厂的规定将机床空运转，使与温度有关的机床零部件达到恰当的温度。
对于数控机床可能要考虑特殊的温度条件，由制造厂在专门的验收规则中规定。
③运转和负荷
几何精度的检验可在机床静态下或空运转时进行，当制造厂有加载规定时（如对重型机床要求装载一件或多件试件的规定），按制造厂规定执行。
2.几何精度检验通用要求
（1）检验机床时，可以用检验其是否超差（如用极限量规检验等）或者实测误差的方法。如用“实测误差”的方法需要用精密的测量方法和耗费大量时间，则可用校验其是否超差的方法替代，而不必实测数值。
（2）检验时必须考虑检验工具和检验方法所引起的误差，检具引起的误差只能占被检项目公差的一小部分。如因使用场合不同检具精度有明显变化，该检具必须附有精度校准单。
（3）检验机床时，应防止气流、光线和热辐射（如阳光或太近的灯光等）的干扰。检验工具在使用前应等温，机床应适当防止受环境温度变化的影响。
（4）对规定需要重复数次的检验，取其平均值为检验结果。每次测得的数据不应相差太大，否则应从检验方法、检具或机床本身去寻找原因。
（5）几何精度检验项目的顺序是按照机床部件排列的，所以并不表示实际检验次序。为了使装拆检验工具和检验方便，可按任意次序进行检验。
（6）检验车床时，并不总是必须检验所有项目，可由用户取得制造厂同意选择一些感兴趣的检验项目，但这些项目必须在机床订货时明确提出。作为企业的检验人员，对车床几何精度的检验应依据检验技术文件和工艺规程，应该熟练掌握相应的检验方法。
（7）导轨直线度局部偏差是指在指定的基本长度上两端点垂直坐标的差值。基本长度与导轨长度相比是小的。
（8）当导轨上所有的点均位于其两端点连线之上时，则该导轨被认为是凸的。即使是对于具有近似对称导轨全长中心的规则凸起曲线的导轨，也要限制导轨两端处的局部公差。在这种情况下导轨两端四分之一部位的局部公差规定值可以加倍。
——测量两个面或两条线的位置误差时，检具的读数包含了形状误差。该检验方法仅适用于两个面或两条线间的综合误差的测量，因此综合误差已包含了有关被测面的形状误差（预检可以确定线和面的形状误差及其部位）。
3.几何精度检验项目
（1）直线度误差检测
①纵向导轨在垂直平面内的直线度误差检测
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；最大工件长度≤500 mm；在任意250 mm测量长度上为0.007 5 mm。
检测器具与辅具：精密水平仪或光学仪器。
检验方法：
如图4-8所示，在纵滑板上靠近前导轨处，纵向放一水平仪。等距离（近似等于规定的局部误差的测量长度）移动纵滑板检验。将水平仪的读数依次排列，画出导轨误差曲线。曲线相对其两端点连线的最大坐标值就是导轨全长的直线度误差。也可以将水平仪直接放在导轨上进行检验。
图4-8 纵向导轨在垂直平面内的直线度误差检测
②溜板移动在水平面内的直线度误差检测
公差要求：0.02 mm。
检测器具与辅具：检验心轴或检验棒、指示器（百分表）及表座、钢丝和显微镜或光学仪器。
检验方法一：
将指示器固定在纵滑板上，使其测头触及主轴和尾座的顶尖间的检验棒表面上，如图4-9所示，调整尾座，使指示器在检验棒两端的读数相等。移动纵滑板在全部行程上检验，指示器读数的最大代数差值就是直线度误差。
图4-9 溜板移动在水平面内的直线度误差检测（一）
检验方法二：
如图4-10所示，将检验心轴置于两顶尖间，松紧程度适当，锁紧尾座主轴；将百分表及表座置于溜板上，百分表触头与检验心轴侧素线接触，从左至右移动溜板，百分表读数差即为该项误差值。
检验方法三：
用钢丝和显微镜检验，如图4-9所示。在机床中心高的位置上绷紧一根钢丝，显微镜固定在纵滑板上，调整钢丝，使显微镜在钢丝两端的读数相等。等距离移动纵滑板在全部行程上检验，显微镜读数的最大代数差值就是直线度误差。
图4-10 溜板移动在水平面内的直线度误差检测（二）
（2）平行度误差检测
①横向导轨的平行度误差检测
公差要求：0.04 mm/1 000 mm。
检测器具与辅具：精密水平仪或光学仪器。
检验方法一：
如图4-11所示，在纵滑板上横放一水平仪，等距离移动纵滑板检验。对精密水平仪或光学仪器，也可以将水平仪放在专用桥板上，在导轨上进行检验。
图4-11 横向导轨的平行度误差检测
②尾座套筒轴线对溜板移动的平行度（尾座移动对纵滑板移动的平行度）误差检测
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；最大工件长度≤1 500 mm；在垂直平面和水平面内的公差均不大于0.03 mm，在任意500 mm测量长度不大于0.02 mm。
检测器具与辅具：指示器（百分表）及表座。
检验方法一：
将尾座套筒摇出尾座孔大于2/3并锁紧；如图4-12所示，将百分表及表座置于机床溜板上，与尾座套筒垂直平面内套筒外素线最高点a接触，移动溜板，百分表读数差即为尾座套筒在垂直平面内的误差；再将百分表触头置于尾座套筒水平面内外素线最高点b，按同样的方法可测得水平面上的误差。
检验方法二：
如图4-13所示，将百分表固定在纵滑板上，使其测头触及近尾座体端面的顶尖套上：在垂直平面内，测头与近尾座体端面的顶尖套外素线最高点读数，尾座与纵滑板一起移动，在纵滑板全部行程上再读数，读数的差值为尾座套筒在垂直平面内的平行度误差；在水平面内，锁紧顶尖套，使尾座与纵滑板一起移动，在纵滑板全部行程上检验。在水平面内指示器读数的差值为尾座套筒在水平面内的平行度误差，误差分别计算。用同样的方法，百分表在任意500 mm行程上和全部行程上读数的最大差值就是局部长度和全长的平行度误差。
图4-12 尾座套筒轴线对溜板移动的平行度误差检测
图4-13 尾座移动对纵滑板移动的平行度误差检测
③主轴轴线对纵滑板移动的平行度误差检测
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；在垂直面内，在300 mm测量长度上为0.02 mm（只许向上偏）；在水平面内（相互位置精度），在300 mm测量长度上为0.015 mm（只许向前偏）。
检测器具与辅具：百分表及表座、检验棒。
检验方法：
如图4-14所示，首先把百分表固定在表座上，并放置固定在纵滑板上，使其测头触及检验棒的表面；其次正确安装检验棒：将带有莫氏锥柄的检验棒置于主轴锥孔内；多次旋转主轴，并重复安装检验棒使其近主轴端读数最小，此时即安装正确。在垂直平面内，百分表测头接触检验棒外素线上最高点，记录百分表的读数（也可以调整到零位），移动纵滑板大约300 mm，记录百分表的读数，两个读数差即为主轴轴线对纵滑板移动在垂直平面内的平行度误差；在水平面内，百分表测头接触检验棒外素线水平方向上的最高点，用同样的方法移动纵滑板检验得到水平面内的平行度误差。将主轴旋转180°用同样方法再检验一次。垂直面内两次测量结果的代数和之半，就是垂直面内的平行度误差值；水平面内两次测量结果的代数和之半，就是水平面内的平行度误差值。两者均应满足各自公差要求。
④尾座套筒轴线对纵滑板移动的平行度
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；在垂直平面内，100 mm测量长度上为0.015 mm（只许向上偏）；在水平面内，100 mm测量长度上为0.01 mm（只许向前偏）。
检测器具与辅具：百分表及表座。
检验方法：
如图4-15所示，尾座套筒伸出量约为最大伸出长度的一半，并锁紧。把百分表固定在表座上，并放置固定在纵滑板上；在垂直面内，百分表测头与尾座套筒外素线最高点接触，记录百分表读数，移动纵滑板大约100 mm，记录百分表读数，两读数之差即为尾座套筒在垂直平面内的平行度误差；在水平面内，用同样的方法移动纵滑板检验尾座套筒在水平面内的平行度误差。两者均应满足各自公差要求。
图4-14 主轴轴线对纵滑板移动的平行度误差检测
图4-15 尾座套筒轴线对纵滑板移动的平行度误差检测
⑤尾座套筒锥孔轴线对纵滑板移动的平行度误差检测
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；在垂直平面内300 mm测量长度上≤0.03 mm（只许向上偏）；在水平面内300 mm测量长度上≤0.03 mm（只许向前偏）。
检测器具与辅具：百分表及表座、检验棒。
检验方法：
如图4-16所示，顶尖套筒退出尾座内，并锁紧。在尾座套筒锥孔中，插入检验棒。将百分表固定在纵滑板上：在垂直面内，百分表测头接触检验棒外素线上最高点，记录百分表读数，移动纵滑板300 mm，记录百分表读数，两读数之差即为尾座套筒锥孔对纵滑板移动在垂直平面内的平行度误差；在水平面内，百分表测头接触检验棒外素线水平方向上的最高点，用同样的方法移动纵滑板检验得到水平面内的平行度误差。拔出检验棒，旋转180°，重新插入尾座顶尖套锥孔中，重复检验一次。垂直平面内两次测量结果的代数和之半就是垂直平面内平行度误差值。水平面内两次测量结果的代数和之半，就是水平面内的平行度误差值。
⑥刀架移动对主轴轴线的平行度误差检测
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；在300 mm测量长度上为0.04 mm。
检测器具与辅具：百分表及表座、检验棒。
检验方法：
如图4-17所示，将检验棒插入主轴锥孔内，百分表固定在溜板刀架上，使其测头在水平面内触及检验棒。调整小刀架，使百分表在检验棒两端的读数相等。再将指示器测头在垂直平面内触及检验棒，移动小刀架检验。将主轴旋转180°，再同样检验一次。两次测量结果的代数和之半，就是平行度误差值。
图4-16 尾座套筒锥孔轴线对纵滑板移动的平行度误差检测
图4-17 刀架移动对主轴轴线的平行度误差检测
（3）床头和尾座两顶尖的等高度误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.04 mm（只许尾座高）。
检测器具与辅具：检验棒、百分表及表座。
检验方法：
如图4-18（a）所示，在主轴与尾座顶尖间装入检验棒〔或置于两顶尖间，如图4-18（b）所示〕，将百分表固定在溜板上，使其测头在垂直平面内触及检验棒；将溜板移至适当位置，即在检验棒的两极限位置上进行检验；再移动百分表与检验棒上素线接触找到最高点（圆周截面I上），记下a点百分表最高点读数；再将溜板移至尾座端，再移动百分表与检验棒上素线接触找到最高点（圆周截面Ⅱ上），记下b点百分表最高点读数；a、b点百分表读数之差即为该项等高度误差值，且a点应该大于b点。
当最大工件长度小于或等于500 mm时，尾座应紧固在床身导轨末端。如果大于500 mm，则尾座应紧固在一半地方。检验时尾座顶尖套应退入尾座内，并锁紧。
图4-18 床头和尾座两顶尖的等高度检测
（4）刀架移动对主轴轴线的垂直度误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.02 mm/300 mm（偏差方向：α＞90°）。
检测器具与辅具：检验棒、百分表及表座、方箱。
检验方法一：
如图4-19所示，将平盘固定在主轴上。将百分表固定在横刀架上，使其测头触及平盘，移动横刀架进行检验。将主轴旋转180°，再用同样的方法检验一次。两次测量结果的代数和之半，就是垂直度误差值。
图4-19 刀架移动对主轴轴线的垂直度误差检测
检验方法二：
如图4-20所示，将百分表固定在主轴端面上，百分表触头与方箱左侧面接触。旋转主轴，使回转半径尽量大，找正方箱，百分表读数差值在横向最小时表示方箱已找正。
将百分表固定在横刀架上，使百分表触头与方箱右侧接触。摇动横向进给手柄，使百分表沿横向移动，百分表在方箱长度范围内的读数差即为该项误差值，且b点大于a点。
图4-20 横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度误差检测
（5）跳动误差检测
①主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的轴向圆跳动误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm，主轴的轴向窜动误差≤0.01 mm；主轴轴肩支承面的端面圆跳动误差≤0.02 mm。
检测器具与辅具：钢球、指示器（百分表）和专用检具。
检验方法：
如图4-21所示，主轴的轴向窜动误差检测方法：将检验棒插入主轴锥孔中，根据检验棒端面顶尖孔的尺寸，选择一合适的钢球，粘一些润滑脂，放入顶尖孔内（便于放置，润滑脂一定要干净，否则影响检测结果）；固定指示器，使其测头触及插入主轴锥孔的检验棒端部钢球上；手动旋转主轴，同时沿主轴轴线加一力F，指示器读数的最大差值就是轴向窜动误差。
主轴轴肩支承面的端面圆跳动误差检测方法：固定指示器，使其测头分别触及轴肩支承面的端面垂直方向上下两点（图4-21下图），指示器读数的最大差值就是轴肩支承面的端面圆跳动误差。
图4-21 主轴的轴向窜动误差和主轴轴肩支承面的轴向圆跳动误差检测
②主轴定心轴颈的径向圆跳动误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.01 mm。
检测器具与辅具：百分表和表座。
检验方法：
如图4-22所示，安装百分表，使其触头垂直触及轴颈（包括圆锥轴颈）的表面；旋转机床主轴一周，百分表读数的最大差值就是径向圆跳动误差值。
图4-22 主轴定心轴颈的径向圆跳动误差检测
③主轴锥孔轴线的径向圆跳动误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm；靠近主轴端面径向圆跳动误差≤0.01 mm；在300 mm测量长度上≤0.02 mm。
检测器具与辅具：检验心轴、百分表及表座。
检验方法：
将带有莫氏锥柄的检验棒插入主轴锥孔内。固定百分表，使其触头触及检验棒的表面；如图4-23所示，多次旋转主轴，并重复安装心轴使a点处读数最小，则心轴安装正确。此时百分表读数差即为靠近主轴端面径向圆跳动误差。将溜板移至b点，旋转机床主轴，百分表读数差即为在300 mm测量长度上的径向圆跳动误差。拔出检验棒，相对主轴旋转90°。重新插入主轴锥孔内依次重复检验三次，靠近主轴端面径向圆跳动误差和在300 mm测量长度上的径向圆跳动误差分别计算，四次测量结果的平均值就是径向圆跳动误差值。
④顶尖的径向圆跳动误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.015 mm。
检测器具与辅具：专用顶尖、百分表及表座。
检验方法：
如图4-24所示，将专用顶尖插入主轴锥孔内，固定百分表，使其触头垂直触及顶尖锥面上（即注意百分表测量杆应垂直于锥面）。沿主轴轴线加一个力，旋转主轴检验，百分表读数除以cosα（α为锥体半角），就是顶尖的径向圆跳动误差值。
图4-23 主轴锥孔轴线的径向圆跳动误差检测
图4-24 顶尖的径向圆跳动误差检测
在这里应该注意：有的教材中，在测量该误差时，“旋转机床主轴检验，百分表读数差即为该项误差”的前提是锥角比较小，轴向无窜动。因为，在检验主轴锥面的径向圆跳动时，若主轴有任何轴向移动，则被检验圆的直径就会变化（增大或减小），这时在锥面上测得的数值较实际增大（或减小）。因此，只有当锥度不太大时，才可直接在锥面上测取径向圆跳动的误差，否则，要预先测量主轴的轴向窜动，并根据锥角计算其对测量结果可能产生的影响。
（6）丝杠的轴向窜动误差检测
公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.015 mm。
检测器具与辅具：钢球、百分表及表座。
检验方法：
如图4-25所示，丝杠装配完毕后，在丝杆的顶尖孔内涂抹上少许清洁的润滑脂，将一颗直径适当的0级精度钢球置于顶尖孔内，用润滑脂黏住，并使其紧贴顶尖孔60°锥面；将百分表固定在机床床身导轨上，使其测头与丝杠顶尖孔内的钢球顶部接触；在丝杠的中段处闭合开合螺母，旋转丝杠检验。检验时，有托架的丝杠应在装有托架的状态下检验。接通螺纹传动链，丝杆旋转一周后百分表读数的最大差值，就是丝杠的轴向窜动误差值。
图4-25 丝杠的轴向窜动误差检测
（7）由丝杠所产生的螺距累积误差检测
公差要求：最大工件回转直径≤800 mm；最大工件长度≤2 000 mm；在任意300 mm测量长度内为0.04 mm；在任意60 mm测量长度内为0.015 mm。
检测器具与辅具：标准丝杠和电传感器、长度规、指示器和专用检具。
检验方法：
如图4-26所示，将不小于300 mm长的标准丝杠装在主轴与尾座的两顶尖间，电传感器固定在刀架上，使其测头触及螺纹侧面，移动溜板进行检验。
图4-26 丝杠所产生的螺距累积误差检测
电传感器在任意300 mm和任意60 mm测量长度内读数的差值就是丝杠所产生的螺距累积误差。
（二）车床工作精度的检验
1.工作精度检验的通用要求
（1）车床的使用
工作精度检验用精车。例如：背吃刀量为0.1 mm，每转进给量为0.1 mm。不用粗车，因为粗车易产生相当大的切削力。
（2）对于局部误差的规定
如果实测长度和标准中规定的值不同，则给定的公差值应依据相关标准要求进行折算。公差的最小折算值是：对于精密级为0.005 mm，对于普通级为0.01 mm。
也就是说，几何形状公差和几何公差（位置和定位）通常在整个范围内与几何误差有关。例如：在1 000 mm测量长度上为0.03 mm，应注意检验时可能会出现这样的误差，即误差不是分布在整个（1 000 mm）形状和位置上，而是集中在一个小范围内（即局部，如200 mm）。如要避免这种实际上很少遇到的局部变化，则可对总公差附加一个局部公差的说明，或者用与总公差成比例的简单方法来确定，确定与总公差成正比的局部公差不应小于所规定的最小值（如0.01 mm或0.005 mm）。
（3）要求
工作精度检验应在工件或规定的试件上进行。与在制造的机床上加工零件不同，它不要求工序。对这些工件和试件的要求和简图应在该机床精度标准的“工作精度检验”中予以规定。对机床工作精度的评定应是检验机床的精加工的精度。
工件或试件的数目或切削次数等应视情况而定，使其能得出加工的平均精度。必要时，应考虑刀具的磨损。若有关标准未予明确，则用于工作精度检验的工件或试件的性质、尺寸、材料和要求达到的精度等级以及切削次数等应列为制造厂和用户间协议的必要内容。
2.精车外圆的精度
公差要求：最大回转直径≤800 mm，靠近主轴端面径向圆跳动误差≤0.01 mm；在300 mm测量长度上的径向圆跳动误差≤0.03 mm。
检测器具与辅具：外径千分尺或精密检验工具。
检验方法：
如图4-27所示，将圆柱试件（钢件）夹在卡盘中（或插在主轴锥孔中），精车三段直径如dⅠ、dⅡ、dⅢ。用外径千分尺检验圆柱试件的圆度误差和圆柱度误差。图中：D＞最大工件回转直径/8；l1=最大工件回转直径/2；l1max=500 mm；l2max=20 mm。
（1）圆度误差以试件同一横截面内的最大与最小直径之差计。例如：在dⅡ截面内“米”字测量法，测得dⅡ1、dⅡ2、dⅡ3、dⅡ4四个数值，假如第三个最大，为dⅡ3max，第一个最小，为dⅡ1min，那么该截面直径的差值即为δ2=dⅡ3max-dⅡ1min；三个截面直径的差值的最大值（假如第三截面直径的差值最大，即δ3max）即为圆柱试件的圆度误差值。
（2）圆柱度误差以试件任意轴向剖面内最大与最小直径之差计，即在整个试件上检测同一方向（水平方向或垂直方向）三段直径dⅠ、dⅡ、dⅢ，最大值和最小值的差值，即为圆柱试件的圆柱度误差值。
3.精车垂直于主轴的端面
公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.03 mm/300 mm。
检测器具与辅具：平尺和量块或百分表（或杠杆百分表）及表座。
检验方法：
如图4-28所示，用一铸铁试件，夹在车床卡盘中精车端面，用平尺和量块检验，也可以用百分表（或杠杆百分表）检验。将安装好的百分表及表座固定在横滑板上，使其测头触及端面的后部半径上，移动横滑板检验，百分表读数的最大差值之半就是平面度误差值。
图4-27 精车外圆的精度示意图
图4-28 精车垂直于主轴的端面示意图
4.精车300 mm长螺纹的螺距
公差要求：公差要求：最大回转直径≤800 mm，0.04 mm/300 mm；在任意60 mm测量长度内为0.015 mm。
检测器具与辅具：专用精密检验工具。
检验方法：
如图4-29所示，用一钢件试件，车一螺距与母丝杠相同，直径应尽可能接近母丝杠的60°普通螺纹。精车后在300 mm和任意60 mm长度内进行检验。螺纹表面应洁净、无凹陷与波纹。
图4-29 精车300 mm长螺纹的螺距示意图
（三）结论判定原则
对于几何精度检验和工作精度检验来说，只有当两者具有相同目的时，其结果才是可相比的。在某些情况下由于经济或技术上的困难，机床的精度可以仅用几何精度检验或仅用工作精度检验做出结论。
若几何精度检验和工作精度检验得出不同的结论，则以工作精度的检验结论为准。
某些情况下，工作精度检验可用相应标准中所规定的特殊检验来代替（如钻床以系统刚度检验代替工作精度检验等）。