數(shù)控車床整機(jī)裝配與幾何精度檢測(cè)

李文,董雷

(青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266555)

0 引言

機(jī)床的制造精度直接關(guān)系到零件的加工品質(zhì)，機(jī)床精度檢驗(yàn)主要包含幾何精度、定位精度和切削精度三個(gè)方面。檢測(cè)的機(jī)床幾何精度值反映了機(jī)床各關(guān)鍵零、部件及其裝配后幾何形狀或位置的誤差，定位精度反映了機(jī)床各進(jìn)給軸在數(shù)控裝置的控制下達(dá)到的位置精度，切削精度是機(jī)床的一種動(dòng)態(tài)精度，是機(jī)床在切削條件下對(duì)機(jī)床幾何精度和定位精度的綜合檢驗(yàn)。因此，保證機(jī)床的幾何精度是保證機(jī)床整體精度的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，以平床身數(shù)控車床為例，根據(jù)機(jī)床的加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，詳細(xì)闡述數(shù)控車床典型部件裝配工藝過程及應(yīng)達(dá)到的幾何精度，并介紹其精度檢測(cè)方法。

1 數(shù)控車床整機(jī)裝配流程

為提高數(shù)控車床的裝配品質(zhì)，平床身數(shù)控車床裝配應(yīng)遵循三項(xiàng)原則：1)先下后上原則，即在明確數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，先安裝基礎(chǔ)部件(床腿、床身)，再安裝主軸箱、尾座等其它零部件；2)先里后外原則，先安裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)(冷卻、潤滑)，再安裝外部結(jié)構(gòu)(防護(hù)罩)；3)先分裝、部裝再總裝，提高裝配效率，保證裝配品質(zhì) 。

1.1 數(shù)控車床整機(jī)裝配過程

數(shù)控車床的裝配工藝流程為：床身調(diào)平→主軸箱安裝→床鞍安裝(含x軸)→縱向驅(qū)動(dòng)裝置安裝(z軸)→尾座安裝(加工盤類車床無需尾座)→機(jī)床動(dòng)力源安裝(主電機(jī))→潤滑裝置安裝→冷卻部分安裝→電氣部分裝配→刀架安裝→防護(hù)部分安裝→調(diào)試→涂油漆、包裝等。

2 數(shù)控車床典型部件裝配與幾何精度檢測(cè)

2.1 數(shù)控車床床身調(diào)平找精度

數(shù)控車床床身水平調(diào)整分為粗調(diào)和精調(diào)兩個(gè)步驟。粗調(diào)的主要目的便于觀察水平儀的讀數(shù)，精調(diào)的主要目的是使機(jī)床床身導(dǎo)軌達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的精度要求。

a) 床身水平調(diào)整方法

1)將水平儀呈互相垂直的方式放在水平橋上(橫向、縱向放置分別與x軸、z軸平行)，擺放位置如圖1所示；觀察水平儀氣泡方向，調(diào)整2，4處地腳螺栓，使氣泡處于中間位置，粗調(diào)結(jié)束。

圖1 床身調(diào)平

2)緊接著將水平橋移到主軸箱端處，待穩(wěn)定后觀察水平儀中的氣泡位置調(diào)整機(jī)床外圍四個(gè)地腳螺栓，進(jìn)行精調(diào)，使水平儀氣泡居中，再將水平橋移到尾座端處，根據(jù)水平儀氣泡位置調(diào)整相應(yīng)的地腳螺栓，使其達(dá)到精度要求。床身調(diào)平后，先將四個(gè)外圍地腳螺栓旋緊，再將中間兩個(gè)地腳螺栓旋緊，盡量使氣泡居中，精調(diào)結(jié)束。

b) 床身導(dǎo)軌幾何精度檢測(cè)

與床身導(dǎo)軌有關(guān)的幾何精度檢測(cè)指標(biāo)為床身導(dǎo)軌直線度(G1項(xiàng))，其包含兩個(gè)檢測(cè)內(nèi)容：1) 床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度，其允差為0.02 mm/1000 mm(中間凸)；2) 床身導(dǎo)軌的平行度，其允差為0.04 mm/1000 mm。

床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度檢測(cè)步驟：將水平儀沿Z軸方向放在水平橋上，沿機(jī)床導(dǎo)軌全長等距離(250mm)移動(dòng)水平橋，并記錄水平儀讀數(shù)，用計(jì)算的方法確定直線度誤差。

床身導(dǎo)軌的平行度檢測(cè)步驟：將水平儀沿X軸方向放在水平橋上，在導(dǎo)軌上移動(dòng)水平橋，水平儀讀數(shù)的最大差值即為床身導(dǎo)軌的平行度。

2.2 主軸箱裝配與幾何精度檢測(cè)

主軸箱安裝是機(jī)床總裝的第一道工序，是確定主軸箱與床身相互位置關(guān)系的重要工序，也是后續(xù)各部件裝配的基準(zhǔn)，檢測(cè)主軸錐孔中心線對(duì)床身導(dǎo)軌的平行度(G7項(xiàng))，根據(jù)檢測(cè)的精度值(G7項(xiàng))，刮研床體與主軸箱的結(jié)合面，通常刮研床體的結(jié)合面，以涂色法檢驗(yàn)粘點(diǎn)6個(gè)/25×25mm，結(jié)合面緊固前與緊固后0.04 mm塞尺不入。

a) 與主軸箱部件裝配有關(guān)的幾何精度檢測(cè)

1) 主軸軸向竄動(dòng)(G4項(xiàng))，其允差為0.010mm；主軸軸肩支承面的跳動(dòng)(G4項(xiàng))，其允差為0.020mm。

2) 主軸定心軸頸的徑向跳動(dòng)量(G5項(xiàng))，其允差為0.010 mm。

3) 主軸錐孔中心線的徑向跳動(dòng)(G6項(xiàng))，其允差：根部為0.01 mm，300 mm處為0.02 mm。

4) 主軸錐孔頂尖跳動(dòng)(G8項(xiàng))，其允差：根部為0.015mm。

b) 主軸箱總裝時(shí)進(jìn)行幾何精度檢測(cè)

主軸錐孔中心線對(duì)床身導(dǎo)軌的平行度(G7項(xiàng))，其熱檢允差：上母線為+0.005～+0.018 mm(只允許向上偏)，側(cè)母線為+0.005～+0.012 mm(只允許向里偏)，其冷檢允差：上母線為-0.02～-0.025 mm，此值隨裝配條件有所變動(dòng)。

主軸錐孔中心線對(duì)床身導(dǎo)軌的平行度(G7項(xiàng))檢驗(yàn)步驟：把百分表架固定在水平橋上，百分表測(cè)頭分別觸及檢棒表面上母線、側(cè)母線處，移動(dòng)水平橋檢驗(yàn)(上母線、側(cè)母線處誤差分別計(jì)算)；將檢棒拔出旋轉(zhuǎn)180°，再同樣檢驗(yàn)一次，兩次測(cè)量結(jié)果的代數(shù)和之半，就是主軸錐孔中心線對(duì)床身導(dǎo)軌的平行度誤差。

2.3 床鞍裝配與幾何精度檢測(cè)

a) 床鞍裝配工藝過程

1) 以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，刮研床鞍V型導(dǎo)軌和平導(dǎo)軌，長度接觸70%以上，寬度接觸50%以上，同時(shí)接觸面0.04 mm塞尺不入；

2) 以主軸箱主軸錐孔中心線為基準(zhǔn)，檢測(cè)橫向滑板移動(dòng)對(duì)主軸錐孔中心線的垂直度(G12項(xiàng))；

3) 以床鞍燕尾導(dǎo)軌為準(zhǔn)，刮研滑板燕尾導(dǎo)軌的平導(dǎo)軌和55°燕尾主導(dǎo)軌面；刮研鑲條正面(與床鞍燕尾導(dǎo)軌對(duì)應(yīng)面)；

4) 以床身下導(dǎo)軌面為準(zhǔn)，刮研床鞍壓板結(jié)合面。

b) 與床鞍有關(guān)的幾何精度檢測(cè)

滑板橫向移動(dòng)對(duì)主軸錐孔中心線的垂直度(G12項(xiàng))，其允差為0.02/300 mm，α﹥90°。其檢測(cè)步驟：將垂直平尺插入主軸孔中，百分表及磁力表座固定在滑板上，使百分表測(cè)頭觸及垂直平尺，調(diào)整平直測(cè)量面與主軸軸線垂直度，橫向移動(dòng)滑板進(jìn)行檢驗(yàn)，將主軸旋轉(zhuǎn)180°，再同樣檢驗(yàn)一次，兩次測(cè)量結(jié)果的代數(shù)和之半，就是垂直度誤差。

2.4 尾座裝配與幾何精度檢測(cè)

以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，刮研尾座下墊的V型導(dǎo)軌和平導(dǎo)軌，長度接觸60%以上，寬度接觸40%以上，同時(shí)接觸面0.04 mm塞尺不入；

1) 將尾座固定在床身上，檢測(cè)尾座套筒中心線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度(G9項(xiàng))，其允差為：上母線為0.015/100 mm(只允許向上偏)，側(cè)毌線為0.01/100 mm(只允許向前偏)；尾座套筒錐孔中心線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度(G10項(xiàng))，其允差為：上母線為0.03/300 mm(只允許向上偏)，側(cè)毌線為：0.03/300mm(只允許向前偏)；主軸箱與尾座兩頂尖的等高度(G11項(xiàng))，其熱檢允差為0.04mm，只允許尾座高；

2) 將G9項(xiàng)、G10項(xiàng)、G11項(xiàng)精度的實(shí)測(cè)值作好記錄，按要求銑削尾座下墊上平面；

3) 將銑好的尾座下墊重新放在床體上，并將尾座上體放好并固定，檢測(cè)以上三項(xiàng)精度；

4) 以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，找好主軸箱和尾座中心線的側(cè)母線精度，再將尾座上體和下體(尾座墊)打上刻線做好標(biāo)記“零點(diǎn)”位置。

2.5 縱向驅(qū)動(dòng)裝置裝配與精度檢測(cè)

a) 縱向驅(qū)動(dòng)裝置裝配工藝過程

1) 將絲杠的前、中、后支座固定在床體和床鞍上，并將檢驗(yàn)棒、檢驗(yàn)套裝在各支座孔中；

2) 以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，找前、中、后支座的平行度，根據(jù)檢測(cè)值刮研相關(guān)支座；

3) 以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，找前、中、后支座的等距度，根據(jù)檢測(cè)值修正(磨削)后支座；

4) 精度找好后，將各支座打上錐銷定位；

5) 安裝絲杠及支承等組件；

6) 以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，復(fù)檢絲杠等距度，要求在0.03-0.05mm；

7) 檢測(cè)絲杠的軸向竄動(dòng)度；

8) 安裝電機(jī)。

b) 與縱向驅(qū)動(dòng)裝置有關(guān)的幾何精度檢測(cè)

1) 前后支座、中間支座對(duì)床身導(dǎo)軌的平行度，其允差為上母線、側(cè)母線處各為0.01/150 m；前后支座、中間支座對(duì)床身導(dǎo)軌的等距度，其允差為0.02 mm。

2) 絲杠的軸向竄動(dòng)度，其允差為0.008 mm。

鑒于篇幅原因，其它部件的裝配工藝過程在此不介紹。

4 結(jié)語

數(shù)控車床幾何精度直接會(huì)影響工件的加工精度，例如主軸軸向竄動(dòng)會(huì)影響螺紋的螺距誤差及軸肩端面的平面度和跳動(dòng)度，主軸軸線與溜板移動(dòng)的平行度會(huì)造成軸類零件產(chǎn)生錐度，因此，數(shù)控車床總裝配時(shí)要確保各項(xiàng)幾何精度達(dá)到要求，以提高設(shè)備裝配質(zhì)量。

[1] 付承云.數(shù)控機(jī)床安裝調(diào)試及維修現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2] 陳志平，章鴻.數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

[3] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JB/T8324.1-1966簡式數(shù)控臥式車床精度[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.