CHXY系列單臂三坐標(biāo)劃線儀機(jī)械精度檢調(diào)

尹科棟

（南車株洲電力機(jī)車有限公司 湖南株洲）

一、概述

三坐標(biāo)劃線儀（圖1）主要用于機(jī)械制造行業(yè)零部件的劃線及對精度要求不高的簡單測量工作，由于使用一段時間后，機(jī)械磨損、鎖緊裝置松動以及電氣元件老化，導(dǎo)致劃線儀的機(jī)械和電氣精度發(fā)生變化，從而影響產(chǎn)品的劃線工藝質(zhì)量，所以使用一段時間后需對設(shè)備的機(jī)械精度及電氣精度進(jìn)行檢調(diào)。

二、檢調(diào)前工具及量具準(zhǔn)備

百分表1塊；≥1m的1級平尺1把；200mm×200mm框式水平儀1個；≥0.5m的1級方箱或直角尺1個；百分表固定支架1個；內(nèi)六角扳手1套；1字螺絲刀1把。

三、機(jī)械精度調(diào)整內(nèi)容

1.工作平臺及X軸直線導(dǎo)軌底座水平檢調(diào)

用棉紗清潔工作平臺（3000mm×8000mm）的四個角落及中間部位，然后用煤油清洗和清潔各部位，必要時用油石摩擦平臺，使平臺平整、光滑，保證工作平臺精度檢查準(zhǔn)確可靠，然后將框式水平儀放在平臺上清洗完的部位檢查各個部位的水平，直到各個部位的水平誤差在0.02以內(nèi)。然后將水平儀放在X軸直線導(dǎo)軌底座上，在沿X軸運動方向上不同位置檢查底座縱橫向水平，要求不同位置的誤差都在0.02以內(nèi)，如果水平發(fā)生變化就要進(jìn)行調(diào)整。對于精度要求高的機(jī)器，可以選擇刻度值為0.001mm/m合像水平儀進(jìn)行檢調(diào)工作平臺及直線導(dǎo)軌底座水平。

圖1 三坐標(biāo)劃線儀

2.立柱與工作平臺的垂直度調(diào)校

圖2 找正方箱

圖3 方箱簡圖

立柱與工作平臺的垂直性調(diào)校有兩個方向，即立柱（Z軸）在X-Z平面內(nèi)和在Y-Z平面內(nèi)的精度調(diào)校。

（1）找正方箱。將百分表安裝在百分表固定支架上，然后將百分表固定支架固定在劃線儀的劃線器上（圖 2），用棉紗在平臺上清潔一塊大于方箱表面的區(qū)域，然后用煤油清洗此區(qū)域，用棉布擦拭干凈后將方箱放在工作平臺上，使方箱ac方向與X軸方向基本平行（圖3），慢慢旋轉(zhuǎn)Y軸手動輪移動水平臂，直到百分表接觸到平面acd（平面A)，觀察百分表讀數(shù)，直到百分表指針轉(zhuǎn)了2～3圈即可，旋轉(zhuǎn)Y軸鎖緊器鎖緊水平臂，沿方箱ac方向慢慢推動劃線儀，觀察百分表的指針旋轉(zhuǎn)方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉(zhuǎn)動，輕輕用手敲方箱A平面的c（a）角位置，直至百分表從a端運動到c端，百分表的最小值與最大值之差在0.02（兩格）以內(nèi)，此時表明X軸方向已與方箱A平面基本平行。

（2）X-Z平面垂直性調(diào)校。方箱找正后，保持Y軸鎖緊位置不變，沿X方向推動劃線儀，直到百分表壓在平面A的中間位置，旋轉(zhuǎn)X軸鎖緊器鎖緊X軸，慢慢旋轉(zhuǎn)Z軸手動輪，使頭架沿Z軸（直線da）方向移動，同時觀察百分表指針旋轉(zhuǎn)方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉(zhuǎn)動，表明立柱向Y軸正（負(fù)）方向傾斜，調(diào)整調(diào)節(jié)螺母2（圖1）及鎖緊螺母，直到百分表的最小值與最大值之差≤（0.05+0.04L）mm（不含直角尺誤差，L為全行程，即頭架移動距離，單位m)以內(nèi)，此時表明立柱在X-Z平面垂直性已調(diào)整好。

（3）Y-Z平面垂直性調(diào)校。松開Y軸鎖緊器，縮回水平臂（Y軸），松開百分表支架鎖緊螺釘，將百分表固定支架順時針方向旋轉(zhuǎn)90°，鎖緊百分表支架鎖緊螺釘，慢慢旋轉(zhuǎn)X軸手動輪，同時移動Y軸調(diào)整Y軸位置，直到百分表壓在平面abd（平面B）的中間位置，百分表指針轉(zhuǎn)了1～2圈，旋轉(zhuǎn)X軸鎖緊器鎖緊X軸，同時旋轉(zhuǎn)Y軸鎖緊器鎖緊Y軸，沿直線da方向移動頭架，同時觀察百分表指針旋轉(zhuǎn)方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉(zhuǎn)動，表明立柱向X軸負(fù)（正）方向傾斜，調(diào)整調(diào)節(jié)螺母1（圖1）及鎖緊螺母，直到百分表的最小值與最大值之差≤（0.05+0.04L）mm（不含直角尺誤差，L為全行程，即頭架移動距離，單位m)以內(nèi)，此時表明立柱在Y-Z平面垂直性已調(diào)整好。

3.水平臂與底座運動方向垂直性調(diào)校

在完成立柱與工作平臺的垂直度調(diào)校后，推動頭架，使百分表壓在平面B（圖3）的中間位置，慢慢旋轉(zhuǎn)Y軸手動輪使水平臂沿直線ab方向移動，當(dāng)水平臂從直線ab的a端運動到b端百分表最大值與最小值的差值≤（0.05＋0.04L）mm（L為全行程，即水平臂移動距離，單位m）時認(rèn)為水平臂與方箱此面平行，即與底座運動方向垂直，若≥（0.05＋0.04L）mm時，需進(jìn)行下一步調(diào)校工作。當(dāng)水平臂沿直ab方向移動時，觀察百分表指針旋轉(zhuǎn)方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉(zhuǎn)動，表明水平臂與底座運動方向之間的夾角＜90°或＞90°，此時需要調(diào)整頭架上的調(diào)節(jié)螺釘，頭架螺釘分布（圖4），調(diào)整頭架水平臂調(diào)節(jié)螺釘有4個，在頭架體正面為 l、4，后面為 2、3，1 和 2、4 和 3 對稱分布，將 1、3調(diào)節(jié)螺釘松，2、4調(diào)節(jié)螺釘緊。如果調(diào)整螺釘太緊，在調(diào)整之前先將水平臂調(diào)節(jié)螺釘側(cè)面的防松螺釘取出來，然后將防松螺釘里面的平行性調(diào)整螺釘松一點（調(diào)節(jié)軸承滾動方向與水平臂移動方向的平行性，防止軸承滾動時有憋勁現(xiàn)象），但是必須保證兩個螺釘?shù)男龅娜?shù)一致，才能保證軸承滾動方向與水平臂移動方向的平行性，然后就可以調(diào)節(jié)水平臂調(diào)節(jié)螺釘，反復(fù)調(diào)節(jié)，觀察百分表讀數(shù)，并檢查水平臂的運動靈活性，直至水平臂運動靈活，百分表最大值與最小值的差值≤（0.05＋0.04L）mm（L為全行程，即水平臂移動距離，單位m）。此時認(rèn)為水平臂與方箱此面平行，即與底座運動方向垂直。精度調(diào)整完成后，將平行性調(diào)整螺釘及放松螺釘恢復(fù)成原來狀態(tài)。

4.水平臂與工作平臺平行性調(diào)校

圖4 頭架螺釘分布

將直角尺平放在工作平臺上；頭架、水平臂盡可能下降和后縮，百分表支架插入到劃線器360°旋轉(zhuǎn)裝劃針的孔中，用鎖緊螺釘鎖緊百分表支架，移動頭架和水平臂，使其與直角尺上表面接觸，當(dāng)百分表指針轉(zhuǎn)了1-2圈，鎖緊頭架的上下運動（Z向）和底座的運動（X向），伸出水平臂，觀察百分表讀數(shù)變化，如果百分表順時針轉(zhuǎn)動（壓表)，則表明水平臂下斜，若百分表指針逆時針轉(zhuǎn)（松表)，則表明水平臂上斜；水平臂平行調(diào)節(jié)螺釘在頭架上有4個，左側(cè)為l、4螺釘，右側(cè)為2、3號螺釘（面向儀器看去)，水平臂下斜時，可以為l、3調(diào)節(jié)螺釘緊，2、4調(diào)節(jié)螺釘松。反復(fù)調(diào)校，觀察百分表讀數(shù)情況，水平臂移動距離內(nèi)，百分表最大值與最小值的差值≤（0.05＋0.04L）mm（L為全行程，即水平臂移動距離，單位m）認(rèn)為水平臂與工作臺己調(diào)至平行。如在調(diào)校水平臂與工作平臺平行時調(diào)整了水平臂平行調(diào)節(jié)螺釘，可能影響頭架在立柱上的運動情況和垂直性，故調(diào)好了水平臂與平臺平行后，還需檢查頭架運動平穩(wěn)及靈活性。

5.劃線重合性調(diào)整

（1）劃線器和水平臂同軸度調(diào)整。首先找正方箱，將百分表安裝在百分表固定支架上，然后將百分表固定支架固定在劃線儀的劃線器上，方法和原理與立柱與工作平臺的垂直度調(diào)校中一樣，方箱找正后，調(diào)整支架百分表安裝端與劃線器鎖緊端的距離，使百分表能夠與方箱的平面A接觸，百分表指針壓了1～2圈即可，并能夠繞劃線器360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)Y軸和Z軸鎖緊器鎖緊水平臂，旋轉(zhuǎn)劃線器，使其在與平面A（圖5）平行的平面內(nèi)做 360°旋轉(zhuǎn)，同時在 A、B、C、D 四個點觀察并記錄百分表的數(shù)值，觀察百分表在平面A上A、B、C、D，4個位置的讀數(shù)，然后將百分表在A、C兩點的數(shù)值相加除以2得到一個數(shù)值就是這兩點的平均值，然后松開調(diào)整螺母2（圖6）和其對稱方向上的調(diào)整螺母4，比較百分表在A、C兩點的數(shù)值，假如百分表在A點的數(shù)值較C點的數(shù)值大，然后松開調(diào)整螺母1對稱方向上的調(diào)整螺母3，慢慢調(diào)整調(diào)整螺母1，并觀察百分表讀數(shù)，直到百分表讀數(shù)與百分表在A、C兩點的平均值基本相等（±0.02mm）即可，然后調(diào)整調(diào)整螺母2和調(diào)整螺母4，直至百分表讀數(shù)與百分表在B、D兩點的平均值基本相等（±0.02mm），此時劃線器與水平臂的同軸度已經(jīng)調(diào)好。

圖5 劃線器與平面A

圖6 劃線器和水平臂

（2）劃線器在Y-Z平面內(nèi)的重合性調(diào)整。方法1，參考工件劃線位置調(diào)整法。旋轉(zhuǎn)X軸鎖緊器鎖緊X方向上的移動，在工件上X-Y平面和X-Z平面各劃一根線，觀察線的焦點是否能夠交叉到一起，如果X-Z平面內(nèi)的直線與X-Y平面的交點（圖7），輕輕松開調(diào)整螺釘 1、2、3、4、6，向擰緊方向擰緊調(diào)整螺母5，調(diào)整好以后，鎖緊調(diào)整螺釘1、2、3、4，反復(fù)檢查劃線的重合性并調(diào)整，直到劃針在X-Y平面和X平面內(nèi)的直線交點基本重合（肉眼看出重合）即可。方法2，通過觀察百分表數(shù)值調(diào)整。在校正方箱的情況下，將百分表支架裝在裝劃針的孔中，用鎖緊螺釘鎖緊百分表支架，移動頭架和水平臂，使其與Y-Z平面接觸，能在最大范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，當(dāng)百分表指針壓緊1～2圈，鎖緊頭架的上下運動（Z向）、水平運動（Y向）和底座的運動（X向），觀察百分表讀數(shù)，并根據(jù)劃線器的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理，慢慢調(diào)整調(diào)整螺母5和調(diào)整螺母6，直到百分表在最大范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時的最大值與最小值之差＜0.03mm。

成都中測劃線儀無需調(diào)整X-Z平面內(nèi)的重合性，因為其是通過機(jī)械加工精度能保證的。在劃線器和水平臂同軸度調(diào)整和Y-Z平面內(nèi)的重合性調(diào)整好的情況下，如果出現(xiàn)X-Z平面內(nèi)的重合性超差問題，說明劃線器已經(jīng)磨損嚴(yán)重，需要更換。

圖7 參考平面

四、結(jié)束語

所有三坐標(biāo)劃線機(jī)及測量機(jī)在精度檢調(diào)原理上是一樣的，只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)上存在差異，所以可以參考此文章進(jìn)行機(jī)械精度方面的調(diào)整。另外如果是雙臂三坐標(biāo)劃線儀，我們還需檢查雙臂的平行性即X方向上運動的平行性，不過新設(shè)備安裝調(diào)試完成后，因為X軸基本上是采用雙直線導(dǎo)軌，所以雙臂的平行性基本上不會發(fā)生很大變化，所以一般不需要進(jìn)行調(diào)整。