石長(zhǎng)利　高風(fēng)霞

【摘 要】主要對(duì)車床精度及其調(diào)整進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】車床精度；調(diào)整分析

在車床上加工工件時(shí)，影響加工質(zhì)量的因素很多，其中車床精度是一個(gè)重要方面。工件加工后產(chǎn)生的某些缺陷，加橢圓、精度、波紋、端面凸凹、螺距誤差等，都可能是由車床的精度不高造成的。不同類別的車床加工不同類型的工件所能達(dá)到的車削精度各不相同，因此，掌握車床的精度及其適用范圍，正確調(diào)整并保持車床的精度是加工出合格零件的前提。

1.影響車床工作精度的主要因素

1.1車床變形

影響車床變形的因素主要有兩個(gè)，一個(gè)是車床剛度，另一個(gè)是熱變形。

車床剛度指的是當(dāng)外力作用于車床時(shí)，車床所能在不變形情況下所能承受的最大力。由于車床的工作環(huán)境比較復(fù)雜，各種機(jī)械之間的碰撞是在所難免的，如果車床剛度比較低，那么車床外部和內(nèi)部的構(gòu)件就容易在外力下發(fā)生錯(cuò)位甚至脫落，導(dǎo)致車床不能正常工作。

熱變形指的是在熱源對(duì)車床造成的影響。這里的熱源分為兩種，一種是陽(yáng)光和環(huán)境溫度的影響，稱為外部熱源；另一種是車床內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)、軸承摩擦等器件發(fā)出的熱量，叫做內(nèi)部熱源。兩種熱源往往是同時(shí)作用于車床的，造成不同零件之間存在溫差。由于每個(gè)部分的材料熱膨脹系數(shù)不同，從而造成了一些零件之間的相對(duì)位移，也會(huì)對(duì)車床的精度造成影響。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，車床一半以上的誤差都是由于在長(zhǎng)期工作中由于熱變形而造成的，這個(gè)問(wèn)題在精密機(jī)床和自動(dòng)化程度高的車床上尤其突出，所以熱變形的問(wèn)題絕對(duì)不容忽視。

1.2車床振動(dòng)

車床在工作的過(guò)程中伴有振動(dòng)的現(xiàn)象。這種振動(dòng)可以影響到內(nèi)部構(gòu)件之間的嚙合程度，甚至?xí)s短刀具的壽命，從而影響到加工精度。

1.3數(shù)控系統(tǒng)性能

主要指的是數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算誤差、檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度和伺服系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性等對(duì)機(jī)床的初始精度的影響。

2.車床精度的檢測(cè)

車床的精度包括幾何精度、傳動(dòng)精度、定位精度和工作精度等。幾何精度中包括車床床身導(dǎo)軌的精度、主軸的回轉(zhuǎn)精度等15項(xiàng)。傳動(dòng)精度如車床車螺紋的傳動(dòng)鏈，必須保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，刀架能準(zhǔn)確地移動(dòng)被加工螺紋的一個(gè)導(dǎo)程。定仿精度是指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件從某一位置運(yùn)動(dòng)到預(yù)期位置時(shí)，所達(dá)到的實(shí)際位置精度，如轉(zhuǎn)塔車床刀架回轉(zhuǎn)時(shí)的定位精度。工作精度是指機(jī)床在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和切削力作用下的精度，即機(jī)床亦加工狀態(tài)下的精度。工作精度是通過(guò)加工出來(lái)試件的精度評(píng)定的，儉驗(yàn)的項(xiàng)目又有三項(xiàng)。

2.1精車外因的圓度和圓柱度

取揚(yáng)切鋼或鑄鐵試件，其取樣大于或等于床身上最大回轉(zhuǎn)直徑的1/8，用卡盤夾持，在機(jī)床達(dá)到穩(wěn)定溫度的條件下，用單刃刀車削三段直徑、用閻度儀或千分尺檢驗(yàn)圓度和圓什應(yīng)。最大加工直徑<800mm的普通車床，圓度允斧為0.01mm，圓柱度允差為0.04mm；最大加工直徑<500mm、最大工件長(zhǎng)度的精密車床，圓度允差為0.007mm，圓柱度允差為0.02mm。

2.2精度端面的平面度

取易切鋼或鑄鐵試件，其直徑大于或等于床身上最大回轉(zhuǎn)直徑的1/2，用卡盤夾持，在機(jī)床達(dá)到穩(wěn)定溫度的條件下，精車垂直于主軸的平面，塌平尺和量塊或指承器檢驗(yàn)。普通車床上300mm直徑的平面度允差為0.025mm；精密車床為0.015mm。

2.3精車螺紋的螺距累積誤差

取直徑盡可能接近絲桿直徑的易切鋼或鑄鐵試件，精車和螺距相等的三角形螺紋，螺紋部分長(zhǎng)度L=300mm。要求螺紋潔凈，無(wú)缺陷和振紋。用專用檢驗(yàn)工具檢驗(yàn)螺距累積誤差對(duì)于普通車床，在300mm測(cè)量長(zhǎng)度上（工件最大長(zhǎng)度<2000mm）允差力0.04mm；任意60mm測(cè)量長(zhǎng)度上允差為0.015mm。精密車床在300mm測(cè)量長(zhǎng)度上允差為0.03mm；任意60mm測(cè)量長(zhǎng)度上允差為0.01mm。

3.提高車床精度的措施

3.1修復(fù)車床導(dǎo)軌精度

現(xiàn)在數(shù)控導(dǎo)軌大部分由鋼或鑄鐵制成，在長(zhǎng)時(shí)間的工作過(guò)程中，由于導(dǎo)軌和零件的兩個(gè)接觸面之間存在不同程度的摩擦，因而會(huì)產(chǎn)生表面磨損，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)對(duì)加工精度造成影響。如果車床導(dǎo)軌的損傷不是非常嚴(yán)重的，通常采用金屬修復(fù)材料進(jìn)行修復(fù)，在數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)就可以將導(dǎo)軌劃傷不玩修復(fù)完好，節(jié)省了成本和時(shí)間。有時(shí)也需要對(duì)加工面進(jìn)行人工刮研來(lái)保證精度。

3.2調(diào)整主軸精度

車床工作時(shí)，由主軸固定著工件或刀具進(jìn)行工作，所以主軸對(duì)加工質(zhì)量的影響使非常重要的。在長(zhǎng)時(shí)間的工作后，主軸的穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)精度難免由于震動(dòng)和摩擦出現(xiàn)誤差，所以定期修復(fù)主軸的精度十分必要的。對(duì)于精度偏差比較嚴(yán)重的主軸要進(jìn)行拆卸，然后全面的檢查以制定修理方案。但通常情況是對(duì)主軸軸承進(jìn)行更換、重新設(shè)定軸承的間隙和緊固相關(guān)螺絲。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)，以確保調(diào)整后的主軸精度負(fù)荷要求。例如，利用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)棒，檢查主軸錐孔中心線和回轉(zhuǎn)中心是否相互重疊。如果偏差較大，則必須用專用的磨頭，重新調(diào)整主軸錐孔，使其中學(xué)線和主軸的回轉(zhuǎn)中心的位置符合要求。

3.3 降低車床的本身誤差

隨著車床產(chǎn)生和發(fā)展，其自身的誤差就一直存在。主要來(lái)自車床的工藝缺陷、車床構(gòu)件之間的傳動(dòng)誤差等。為了降低車床各零部件在制造和安裝過(guò)程中出現(xiàn)的誤差，各國(guó)投入了大量的精力來(lái)改進(jìn)制造工藝和研究新的材料來(lái)提高車床自身的精度。研究人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng)、導(dǎo)軌、床身、工作臺(tái)等機(jī)械部件進(jìn)行靜、動(dòng)剛度、抗振性分析及拓?fù)鋬?yōu)化等研究， 以提高整臺(tái)機(jī)床的精度性能。

3.4 改善車床熱誤差

熱變形誤差的產(chǎn)生是發(fā)熱部件通過(guò)構(gòu)件間的接觸面或自身向周圍輻射傳遞熱量，從而導(dǎo)致器件變形產(chǎn)生誤差。對(duì)熱變形誤差的方法主要通過(guò)采用新材料來(lái)減少熱源、控制熱傳遞路徑、采用新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、控制熱源和發(fā)熱量、加強(qiáng)工作中對(duì)環(huán)境溫度的控制、提高接觸面的潤(rùn)滑以及設(shè)置輔助設(shè)備降低重要熱源的溫度等一系列措施。

3.5 采用誤差補(bǔ)償技術(shù)

利用高精度檢測(cè)設(shè)備對(duì)車床的精度進(jìn)行測(cè)量，然后尋找到誤差來(lái)源，自動(dòng)分析車床的精度狀態(tài)，然后將數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控系統(tǒng)中系統(tǒng)進(jìn)行必要的分析后選擇合適的手段對(duì)車床參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳的效果。

3.6 推進(jìn)數(shù)控技術(shù)的升級(jí)改造

當(dāng)前數(shù)控機(jī)床正向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化、高精度等方向發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)逐漸被取代。例如傳統(tǒng)車床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中，在工作過(guò)程中容易出現(xiàn)問(wèn)題。為了保障傳動(dòng)的精度要求，現(xiàn)在車床采用的齒輪精度都很高，在結(jié)構(gòu)上可以達(dá)到無(wú)間隙傳動(dòng)。隨著企業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加劇，對(duì)“高、精、尖”設(shè)備的要求也在提高，一些廠家已經(jīng)逐漸引進(jìn)新的數(shù)控設(shè)備或?qū)υ械臋C(jī)床進(jìn)行改造，如將普通精度的磨床部件進(jìn)行改裝和調(diào)整可以進(jìn)行超精度磨削加工。

數(shù)控機(jī)床的精度是綜合性能的反映，有時(shí)盡管用戶在購(gòu)買時(shí)車床的精度誤差比較小，但是隨著投入的時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)備磨損的程度越厲害，導(dǎo)致精度也會(huì)發(fā)生很大的變化，此時(shí)更換設(shè)備的話價(jià)格又往往十分昂貴。因此，我們平時(shí)在使用車床時(shí)一定要注意對(duì)其保養(yǎng)，采用有效的方法來(lái)消除對(duì)車床精度不利的因素，使車床保持在最好的精度狀態(tài)，保證零件的加工質(zhì)量。

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