尹科棟
(南車株洲電力機(jī)車有限公司 湖南株洲)
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)。
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。
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
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。
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)。
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。
(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
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。