立式加工中心直線導軌裝配工藝方法研究

蒙軍，張磊

（中交西安筑路機械有限公司，陜西 西安 710200）

1 裝前準備

1.1 導軌安裝

直線導軌如果有相同的出廠編號按規(guī)定職能安裝在同一水平面上，我們把帶有“KB”標志的直線導軌標定為主基準直線導軌，從上述情況看，直線導致的安裝位置都是在出廠前都已經(jīng)規(guī)定好的，出廠編號就是工作人員確定直線導軌安裝位置的依據(jù)。在加工基準面時，導軌滑塊必須按照規(guī)定的進度對準基準面，X軸滑板的基準線就可以以它為基準面定位。

1.2 基準面的解釋

導軌滑塊有兩個面，其基準面是沒有商標的一面，直線軌道的基準面和導軌滑塊有區(qū)別，直線導軌的基準面有一根線的標志。

1.3 檢測水平的校正

電子水平儀、氣泡水平儀是調試立柱水平的主要測試儀器，還需要借助等高量塊和大理石平尺輔助校正，等高量塊的數(shù)量為量塊，大理石平尺要滿足跨距的技術要求，將他們放在安裝的基準面上進行調試。

2 機床結構及特點

2.1 立式加工中心機械結構

立式加工中心的分類標準有很多，但是多數(shù)都按照機械結構進行分類。以機械結構為依據(jù)主要有3種，首先，第一種是工作臺隨著機械運行轉動，而立柱是固定在一個位置上的，也叫作定柱式加工中心。這類加工中心采用十字形結構的滑臺作為工作臺，在Z軸的方向上主軸箱以立柱為中心上下運動，工作臺由鞍座帶著前后移動的方向定位成Y軸，工作臺由鞍座帶著左右移動的方向定位成X軸；第二種和第一種的不同點就是，工作臺是固定的，立柱是活動的，它的三維方向分別是：機床底座安裝的是X軸，在X軸的鞍座上安裝的是Y軸，立柱也在Y軸的鞍座上安裝，隨立柱上下運動的是Z軸；還有一種就是龍門式的加工中心，又可以分為定梁式、動梁式、動柱式、天車式的四種結構。

2.2 導軌特點

立式加工中心使用的導軌根據(jù)工藝性、性能不同、使用范圍不同有兩種分類。第一種就是貼塑滑動導軌，這類導軌具有結構單一、靜態(tài)剛度性能優(yōu)良、抗震性能好、生產(chǎn)制造工藝簡單，但是它的摩擦因素比較突出，低速運行時造成爬行問題，從而降低了定位精度。從目前的情況看，直線滾動導軌被多數(shù)機床使用，直線滾動式的導軌不同于貼塑滑動導軌，它的摩擦因素不高、且精度高、運動穩(wěn)定性好、安裝調整方法簡單，如果出現(xiàn)故障隨時能更換。而貼塑滑動導軌處理工序相對困難，還要導軌貼塑處理。導軌隨著使用時間的增加，出現(xiàn)潤滑效果不好、維護不方便、零部件損毀、如果有比較大的沖擊力會造成機械部件損壞的影響，尤其是加工中心使用超過10a以上，這些問題更嚴重。上述問題在集體的實際操作表現(xiàn)為：直線導軌運行障礙、滾珠絲杠運行障礙，不僅影響加工精度，甚至會導致整個機器都不運行，影響了正常生產(chǎn)。機床的精度檢驗、機械的準確裝配、伺服系統(tǒng)調整、各項參數(shù)設置、負荷大小的檢驗都是導軌檢修和更換時必須掌握的相關技術。

3 導軌的裝配工藝方法研究

（1）打磨毛刺、清除雜物、清潔安裝工作面是導軌安裝前必須要做的工作。（2）把導軌和立柱導軌表面輕輕貼合，保證和結合面能夠嚴密緊實，螺栓緊固是循序漸進的擰緊。（3）楔形塊用扭矩扳手進行預擰緊，如圖1所示，導軌的側基準和安裝面要按照規(guī)定的順序靠上去直到?jīng)]有縫隙為止，用0.002mm的塞尺檢查縫隙大小，預緊力達到規(guī)定力矩3/4的時候，螺栓從中間向軸兩邊的順序進行擰緊，如圖2所示，為了能達到穩(wěn)定的精度采用這樣的擰緊順序更有效。

圖1 安裝示意

圖2 安裝示意

導軌正面的裝配螺栓、副軌道也都按照步驟（3）的規(guī)定的順序進行緊固安裝。

最后一步就是孔蓋的打孔如螺栓，看到直線軌道和頂面在一個水平面上為止。

4 直線導軌裝配誤差檢測工藝方法研究

4.1 影響主副導軌平行度因素分析

滑板在運動過程中，影響X軸伺服電機的負載能力、X軸的綜合直線度、X軸的定位精度、X軸的角度偏差這四個方面都被機床的直線主導軌與副導軌的平行度高低影響著。

4.2 主副導軌平行度測量方法

首先，我們要將垂直方向上和水平方向上的平行精度定位準確，因為這兩個精度是線性導軌涉及的參數(shù)；其次，在實際情況中，導軌是存在不同的幾何誤差的，所以測量兩個平行度時，首先建立參考原則以便裝配檢查，如果滿足條件，定義公共基準線時可以在導軌范圍外選擇雙零級平尺。檢驗導軌平行參數(shù)應該遵循的原則有：通用測試參考標準建立時，大理石導軌是主導軌調整的首選；第二，按照千分表調平，千分表粗檢，扭簧計測試的順序進行選擇儀器。再者，數(shù)據(jù)處理和測量誤差的過程中還是避免不了出現(xiàn)一些誤差，這就導致了粗差的出現(xiàn)。然而，主軌和副軌也有平行度測量的誤差，在實際測量和處理數(shù)據(jù)時，不能篩選和刪除一些看似不合理的數(shù)據(jù)和壞值，如果隨意刪除會造成結果不能接近實際值。數(shù)據(jù)處理時都是隨意性的，測量的結果也就有了真實性和可靠性而言，在這期間，特殊的數(shù)據(jù)信息也包括在里邊一同處理了。

5 X軸角度偏差檢測

5.1 直線度與角度偏差差異分析

在日常生產(chǎn)裝配過程中，在操作員通過測試以確定導軌的直線度后，角度偏差被認為是合格的，并且兩者經(jīng)常混淆。通過以下原理獲得直線度：由行程位置的水平產(chǎn)生的讀數(shù)之間的差異是直線度偏差，并且角度偏差的原理是電子水準儀和線性軸固定在一起并且偏航。電子水平方面角度數(shù)量的誤差也同時可以獲得。所以，曲線運動的斜率就是線性引導連接件在每個點上的角度偏差，這就能反映出線性曲線在每個點上升和下降的趨勢。角度偏差是評估單位長度的依據(jù)，限制線性引導連接件局部位置的斜率誤差。

5.2 角度偏差

從X軸上測量的角度差和直線度測量的差值是不同的，所測量的項目圖，如圖3所示。

圖3 測量示意圖

（1）完成滑板的安裝后，確認立柱的安裝水平，將滑板推到行程的中間位置，并將水平儀放在滑塊的中心。垂直和水平方向上的水平讀數(shù)不大于0.04/1000。

（2）基準水平儀放在柱子上。

（3）當X軸沿軸方向移動并且柱和滑塊產(chǎn)生角運動時，必須同時記錄和處理兩個角運動的數(shù)據(jù)。

（4）X軸行程為650mm。為了便于測量，測量點以50mm的間距測量，并且滑板被推動并記錄在13個測量位置。

5.3 處理數(shù)據(jù)處理原理

記錄水平的讀數(shù)，例如，列上的讀數(shù)是a1（代數(shù)值），滑板的讀數(shù)是b1（代數(shù)值）；在下一個位置，它被記錄為a2，b2，依此類推。a3和b3......an和bn。最后，計算c1=a1-b1...cn=an-bn，并計算n個數(shù)據(jù)，并且所獲得的誤差是c1-cn的最大值和最小值之差的絕對值。

6 結語

直線導軌是機器的主要運動部件，因此安裝精度和精度穩(wěn)定性是關鍵。當前安裝過程中，沒有詳細的線性指南安裝程序。因此，本章研究了軌道安裝方法和裝配精度測量方法，并采用萊達標準數(shù)據(jù)處理方法和角度偏差計算方法，提高了導軌的裝配精度和裝配效率以及導軌的精度。