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        工作臺平面度的檢驗

        2013-09-27 01:30:18付承云劉蓮花羅秀珍
        制造技術(shù)與機床 2013年6期
        關(guān)鍵詞:水平儀工作臺讀數(shù)

        付承云 劉蓮花 羅秀珍

        (大連機床集團有限責(zé)任公司,遼寧大連 116600)

        在 GB/T 17421.1-1998(eqvISO 230-1∶1996)《機床檢驗通則 第1部分:在無負(fù)載精加工條件下機床的幾何精度》標(biāo)準(zhǔn)中,對平面度的定義及檢測工具提出了原則要求。本文依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,結(jié)合機床行業(yè)實際情況,對工作臺平面度檢驗方法及數(shù)據(jù)處理做一下詳細(xì)介紹,以便檢驗人員掌握工作臺平面度的判定。

        所謂平面度是指在規(guī)定范圍內(nèi),被檢面上的各點,到平行于該面總軌跡的基準(zhǔn)平面的垂直距離的變化,小于規(guī)定值時,則該面是合格的?;鶞?zhǔn)平面可用一平板或用移動平尺所得的一組直線來表示,也可用水平儀或光束來表示。目前在國際上評定平面度誤差有多種方法,如“兩點法”、“三點法”、“最小條件法”、“最小二乘法”以及“角值法”、“四點法”等等。但是,就機床精度標(biāo)準(zhǔn)中的平面度檢驗而言,我們主要采用了“兩點法”或“三點法”。本文主要介紹一下“三點法”。

        所謂“三點法”,就是以通過被檢平面上的三點(一般是選擇相距最遠(yuǎn)的三點)的平面作為基準(zhǔn)平面,被檢平面上的各測點到基準(zhǔn)平面的坐標(biāo)值,即為各測點相對于基準(zhǔn)平面的偏差。各測點偏差的最大代數(shù)差值,即該平面的平面度誤差。

        “三點法”具有以下特點:

        (1)有基準(zhǔn)平面的含義。它具有一個統(tǒng)一的評定誤差的基準(zhǔn),因此,較“兩點法”更加合理。

        (2)“三點法”的測量結(jié)果不是唯一的。由于決定基準(zhǔn)平面的3個點的位置不同,對矩形平面共有4種組合形式(見圖1),所以從工藝上就要保證任一種組合形式的檢驗都要合格。

        (3)用“三點法”所測得的誤差值較大,在一般情況下,比其它的方法要求都嚴(yán)。

        (4)“三點法”比較簡便,可用作圖法或計算法求出平面度誤差,適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

        下面舉例介紹平面度誤差的計算法。

        例:某矩形工作臺尺寸為B×L=950 mm×1 200 mm,求該工作臺的平面度誤差。

        采用0.02 mm/1 000 mm的水平儀及橋板(跨距a=200 mm、250 mm),按網(wǎng)格布點進行測量,如圖2所示。

        從A點(零點)開始,按圖2中的箭頭方向采用兩點連鎖法進行測量,測得水平儀讀數(shù)(格數(shù)值)見表1。

        表1 格

        為了便于數(shù)據(jù)處理,應(yīng)首先求出各測點相對于通過A點(零點)的水平面的高度差,即按測量方向,將各測點的水平儀讀數(shù)相疊加,也就是從零點開始,將各段所測得的讀數(shù)累計相加。如表1中AB線的第一段讀數(shù)為-0.5格,第二段為-0.5格,第三段為 +1.5格,第四段為 +1.5 格。

        第一段 加后為:0+(-0.5)=-0.5(格)

        第二段 加后為:-0.5+(-0.5)=-1.0(格)

        第三段 加后為:-1.0+(+1.5)=+0.5(格)

        第四段 加后為:+0.5+(+1.5)=+2.0(格)

        同理,AD線的疊加方法與AB線相同,疊加后它們依次為 -1.0格、-2.5格、0格和 +2.0格。但在A1B1線疊加時,要考慮A1B1線起點A1的情況。因A1點是 -1.0格,就要把 -1.0格疊加進去。要特別注意,因水平儀在縱向和橫向上每格的線值(mm)不同,

        縱向:0.02 mm/1 000 mm ×250 mm=0.005 mm=5 μm

        橫向:0.02 mm/1 000 mm ×200 mm=0.004 mm=4 μm

        所以要把A1點的格數(shù)轉(zhuǎn)換成4.0

        μm。這樣將A1B1線各段的讀數(shù)轉(zhuǎn)換成線值后,在各段上都要加4.0 μm。同樣A2B2線的相加情況也要把起點A2相加進去,A3B3線、DC線的處理也以此類推。(若水平儀在縱橫向上的跨距相同,可直接將格數(shù)相加),轉(zhuǎn)換后的數(shù)值見表2。

        A2B2線上的第三段:-2.5+3X+2Y= -14.0 μm

        A3B3線上的第四段:+10.0+4X+3Y= -6.0 μm

        DC線上的第四段:+10.5+4X+4Y= - 7.5 μm

        各測點修正后的偏差值見表3。

        表2 μm

        表2所列的數(shù)值為各測點相對于通過A點(零點)的水平面的高度差,這個差值并未真實地反映出工作臺自身的平面誤差。要真正反映出這個誤差,必須通過A、B、D三點建立一個基準(zhǔn)平面,那么這個基準(zhǔn)平面上的A、B、D三點的高度差均為0。從表2可以看出,B點相對于通過A點的水平面的高度為+10.0 μm,D 點為 +8.0 μm,為了使 B、D 兩點均為0,所以在 B 點應(yīng)減去 +10.0 μm,D點應(yīng)減去 +8.0 μm,同時其余各點要按正比例關(guān)系作相應(yīng)的修正。也就是說,要使通過A點的水平面以A點為支點轉(zhuǎn)一角度,使之成為通過A、B、D三點的基準(zhǔn)平面。

        修正過程是這樣的:先求出縱橫向上各段的修正系數(shù)X、Y。如縱向AB線上共分為四段,設(shè)每一段為一個X,因在第四段B點需減去+10.0 μm,則通過B點求得:

        4X= -10.0 μmX= -2.5 μm

        同理,在橫向AD線上每段設(shè)一個Y,則通過D點求得:4Y= -8.0 μmY= -2.0 μm現(xiàn)在修正AB線上第一段:-2.5+X= -2.5+(-2.5)= -5.0 μm

        修正AB線上第二段:-5.0+2X=-10.0 μm

        修正AB線上第三段:+2.5+3X=-5.0 μm

        修正 AB線上第四段:+10.0+4X=0 μm

        同樣 AD 線上的 A1、A2、A3、D 四個點

        分別以Y為系數(shù)修正為:-6.0 μm、-14.0 μm、-6.0 μm、0 μm。

        但是,A1B1線、A2B2線、A3B3線、DC線的修正方法與AB線和AD線的修正方法不同。AB和AD線分別為X方向(縱向)和Y方向(橫向)上的軸線,所以可只按一個方向修正,但其它線由于受到X、Y兩個方向的影響,所以每個測點都要在X、Y兩個方向上同時修正。

        如:A1B1線上的第一段:-9.0+X+Y= -13.5 μm

        從表3中可以看出,最高點的偏差為 0,最低點的偏差為 -21.5 μm,因此該工作臺的平面度誤差為:δ=0-(-21.5)=21.5 μm

        此外還有作圖法。作圖法就是利用表2所示數(shù)據(jù),分別作 AD、AB、A1B1、A2B2、A3B3、DC 的誤差曲線,從中求出基準(zhǔn)平面后得出平面度誤差。由于計算法使用起來比較方便,又容易掌握,所以這里對作圖法就不再作詳細(xì)介紹了。

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