機(jī)床導(dǎo)軌的配磨與精度檢測(cè)

胡芳榮

（哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

0 引言

長(zhǎng)期以來，機(jī)床維修中的刮研工作是維修機(jī)床導(dǎo)軌的主要工藝手段。其刮研量大，約占整個(gè)修理工時(shí)的一半以上，而且大部分是手工操作、效率低、成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大。為了提高導(dǎo)軌的維修質(zhì)量，降低成本，改善勞動(dòng)強(qiáng)度，我公司采取了以磨代刮的加工方案。

1 導(dǎo)軌配磨法分類

1.1 單面導(dǎo)軌配磨法

單面導(dǎo)軌配磨（如圖1）只要導(dǎo)軌的平面性好，就能實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)軌縱向直線性是由導(dǎo)軌磨床的精度來保證的，但是即使導(dǎo)軌磨床的精度很高，所磨出導(dǎo)軌的直線也有誤差，這主要是磨削時(shí)，導(dǎo)軌墊變形及磨頭的剛度差所造成的。

為了得到良好的縱向直線性，主要是靠改變走刀速度磨削來實(shí)現(xiàn)：磨削余量大的地方減慢磨削速度，磨削余量小的地方加快磨削速度。導(dǎo)軌橫向的平直性是靠適當(dāng)控制磨頭的傾斜角度達(dá)到的。

為了更好地理解這一問題，下面介紹端面磨削網(wǎng)紋的形成：

圖1 單面導(dǎo)軌

1）雙面紋。當(dāng)磨頭軸線沿著走刀方向垂直工件時(shí)得到的磨削網(wǎng)紋為雙面網(wǎng)，此時(shí)工件表面呈中凸?fàn)?。這是因?yàn)楫a(chǎn)品磨削過程中，發(fā)生了彈性變形、塑性變形、發(fā)熱、硬化等物理現(xiàn)象。

2）單面紋。當(dāng)磨頭軸線沿著走刀方向傾斜角度時(shí)，得到的磨削紋為單面紋，此時(shí)工件表面是中凹狀。這是因?yàn)樯拜喦邢魅械倪\(yùn)動(dòng)軌跡是個(gè)圓周，當(dāng)砂輪主軸沿走刀方向傾斜后，該圓周在俯視圖上投影是個(gè)橢圓，加工表面橫截面的曲線形狀便是橢圓上的一段弧，因而造成磨后工件表面中凹。

3）半網(wǎng)紋。在研究磨削紋的過程中，我們發(fā)現(xiàn)β角越大中凹越重，β角越小（但β≠0）時(shí)，中凹也越小，磨出的表面越平整。當(dāng)β角小到某一數(shù)值時(shí)，必然得到一個(gè)近似理想平面，此時(shí)磨出的平面就是半網(wǎng)紋。進(jìn)行半網(wǎng)紋磨削的關(guān)鍵在于磨頭沿走刀方向傾斜β值，傾斜角度應(yīng)控制在（0.05～0.15）/100，在調(diào)整半網(wǎng)紋磨削時(shí)，可借助檢具來檢查它的不平度。

1.2 燕尾型導(dǎo)軌副的配磨法

圖2 燕尾導(dǎo)軌副

圖3 放置等高墊鐵與平尺

圖4 在基面上（平尺量面）放上標(biāo)準(zhǔn)角度尺，使磨頭主軸與角度尺斜面垂直

如圖2為一對(duì)燕尾導(dǎo)軌副。如果零件A和零件B的1、2兩面都位于同一平面（基面）內(nèi)，同時(shí)使斜面3與基面都做成標(biāo)準(zhǔn)角度，那么A與B的導(dǎo)軌面必然重合（表面4可調(diào)斜鐵配合）。磨A件時(shí)，首先在平面1、2放置等高墊鐵與平尺（如圖3），在磨頭上裝百分表調(diào)整磨頭并旋轉(zhuǎn)磨頭主軸，使百分表在平尺左右兩端讀數(shù)值相等，這時(shí)主軸在橫截面與基面成直角。卸下表?xiàng)U裝上砂輪，磨削導(dǎo)軌面1、2，磨完后用同樣的方法檢測(cè)1、2兩面的等高。如不等高應(yīng)繼續(xù)磨高的一面直至等高為止。這時(shí)1、2面就是基面，磨斜面3是在基面上（平尺量面）放上標(biāo)準(zhǔn)角度尺，使磨頭主軸與角度尺斜面垂直（如圖4），仍然用在主軸上裝表，在斜面上打表（劃圈）的辦法，角度調(diào)好后卸下表?xiàng)U，裝上砂輪就可以磨導(dǎo)軌面3。磨零件B，用磨零件A的同樣方法使1、2基面、斜面上與基面成標(biāo)準(zhǔn)角度。

1.3 V平導(dǎo)軌副的配磨法

V型與平面組成的導(dǎo)軌副（如圖5）怎樣才能重合，必須滿足下列兩個(gè)條件：

圖5 V型與平面組成的導(dǎo)軌副

1）A、B兩零件的對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌面與基面必須成相等的交角（或平行）；

2）V型導(dǎo)軌的理論尖頂?shù)狡綄?dǎo)軌的距離，即尖頂距必須相等，即ha=hb。磨零件A的底面M作為基面，磨削時(shí)，如把零件A壓在工作臺(tái)上，工作臺(tái)上的工作面實(shí)際上也是基面，采用在磨頭主軸上裝在工作臺(tái)面上（基面）放置平尺或標(biāo)準(zhǔn)角度尺并旋轉(zhuǎn)主軸劃圈的辦法，找正磨頭的角度，使磨出的零件A各導(dǎo)軌面都與基面成理論角度。磨完零件A以后，應(yīng)用（如圖6）橋板測(cè)出平導(dǎo)軌面到P面的高度H測(cè)，由于橋板各部尺寸是已知的，由H測(cè)就能計(jì)算出ha。磨零件B，選擇N面作為基面，除了使各導(dǎo)軌面的角度與零件A的對(duì)應(yīng)面的角度相等外，還應(yīng)控制尺寸hb，使得hb=ha（如圖7）。

圖6 用橋板測(cè)出平導(dǎo)軌面到P面的高度H測(cè)

圖7 控制尺寸hb，使得hb=ha

通過計(jì)選擇直徑為d的圓柱測(cè)量棒及厚度為δ的墊片，使得當(dāng)在基面上測(cè)得圓柱測(cè)量棒與墊片等高時(shí)，這時(shí)恰好hb=ha。

1.4 雙V型導(dǎo)軌副的配磨

如圖8，雙V型導(dǎo)軌副的重合幾何條件是：1）相配合導(dǎo)軌面應(yīng)與基面有相等的交角，即 αa=αb，βa=βb；2）相配導(dǎo)軌面的平行距（沿基面方向測(cè)量）應(yīng)相等，即Pa＝Pb，Qa=Qb。

無論是磨零件A還是零件 B，都應(yīng)首先磨出工藝基面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ,再以工藝基準(zhǔn)磨出各導(dǎo)軌面的標(biāo)準(zhǔn)角度。通過以上敘述可得出下列結(jié)論：配磨導(dǎo)軌必須滿足導(dǎo)軌副的重合幾何條件，這就是導(dǎo)軌配磨的主要實(shí)質(zhì)。

圖8 雙V型導(dǎo)軌副的重合幾何條件

2 機(jī)床導(dǎo)軌的檢測(cè)

機(jī)床導(dǎo)軌無論是何種組合形式，基本精度都由以下3項(xiàng)組成：一是垂直平面內(nèi)的直線度；二是水平面內(nèi)的直線度；三是垂直平面內(nèi)的平行度（又稱扭曲度）。這3種精度的測(cè)量原理與方法如下：

1）垂直平面內(nèi)直線度的測(cè)量——水平儀法。用水平儀測(cè)量導(dǎo)軌的直線度，屬節(jié)距測(cè)量法。對(duì)于一般中型機(jī)床導(dǎo)軌長(zhǎng)取250 mm，在測(cè)量時(shí)先將導(dǎo)軌全長(zhǎng)劃成若干份，每一份等于座的長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)每移動(dòng)一個(gè)等分測(cè)量一次。如水平儀每格為0.02 mm/1000 mm，測(cè)量座的長(zhǎng)度為250 mm，則水平儀每移動(dòng)一格實(shí)際數(shù)值為0.02×250/1000=0.005 mm。

2）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度測(cè)量——圓棒及平尺測(cè)量法。以圓棒平尺為基準(zhǔn)，用千分尺進(jìn)行測(cè)量，即在被測(cè)導(dǎo)軌的側(cè)面架起一根圓棒或平尺，千分表固定在橋板上，測(cè)頭打在圓棒和的側(cè)母線及平尺的工作面上。首先將圓棒或平尺調(diào)到與被測(cè)導(dǎo)軌平行，即千分表在導(dǎo)軌兩端的讀數(shù)一致，然后移動(dòng)橋板進(jìn)行測(cè)量，千分表讀數(shù)的最大代數(shù)差就是被測(cè)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)相對(duì)兩端連線的直線度誤差。

3）床身兩導(dǎo)軌面間不平行度的測(cè)量。床身兩導(dǎo)軌面間不平行（也稱扭曲）可用千分表測(cè)量座檢查。在測(cè)量座上垂直于導(dǎo)軌放一水平儀，移動(dòng)測(cè)量?jī)x每250 mm記錄一次，將讀數(shù)一次排列，誤差的最大代數(shù)差就是不平行度。

3 結(jié)語

導(dǎo)軌由磨床磨削代替手工刮研工作后，再經(jīng)過一定的檢具檢測(cè)，控制了導(dǎo)軌形狀和尺寸，使導(dǎo)軌獲得了良好的接觸精度和幾何精度。