任鵬飛

【摘要】了解機床幾何精度檢驗的內容、原理、方法、誤差曲線的繪制。通過自準直儀我們可測得導軌的實際形狀，被檢驗機床的幾何精度狀況以及它和加工精度之間的關系。通過結論，徑向跳動誤差的產生是滾動軸承引起的。

【關鍵詞】自準直儀；誤差曲線；徑向跳動；檢驗棒

引言

機床的幾何精度是指的是機床在不運動（如主軸不轉，工作臺不移動）或運動速度較低時的精度。例如，床身導軌的直線度、工作臺面的平面度、主軸的回轉精度、刀架溜板移動方向與主軸軸線的平行度等。在機床上加工的工件表面形狀，是由刀具和工件之間的相對運動軌跡決定的，而刀具和工件是由機床的執(zhí)行件直接帶動的，所以機床的幾何精度是保證加工精度最基本的條件。

一、自準直儀的測量原理

自準直儀又稱自準直測微平行光管，其結構原理如圖1所示。由光源發(fā)出的光線，通過十字分劃板成行為十字形光束，一部分光線由棱鏡的斜面直接反射到目鏡上，即目鏡視場中的基準十字線；而另一部分光線則通過棱鏡的斜面射向物鏡；由于十字分劃板位于物鏡的焦面上，所以光線通過物鏡后，以平行光束投射到反射鏡上。反射鏡將這束光線再反射回目鏡中，因此在目鏡視場中還可觀察到一條十字線，謂之反射十字線或被測十字線，如果反射鏡與光軸垂直，則反射回的光線與物鏡射出的平行光線重合，在其焦面上所成之像（十字線），與前述基準十字線重合，由于導軌在長度方向上有直線誤差，造成微小的起伏，所以在各測點反射鏡與光軸傾斜，使反射十字線與基準十字線不再重合。其傾斜角a可以通過測微螺絲移動角度分劃板測得。

讀數時，轉動讀數鼓輪，使角度分劃板的水平線（或垂直線）對準反射十字從固定套管上讀出分值，從刻度套管上讀出秒值，此值即為所測之角度值。

測量時，將溜板移至導軌的一端，轉動鼓輪，讀出數值記作α0，在將溜板移動一定距離，再讀數記作α1，依此類推，直至導軌全長。角度分劃板水平移動時，所測之值即為水平面內的測量數據。角度分劃板垂直移動時，（水平面與垂直面轉換時，只需將目鏡部分旋轉90°），則測量的是垂直面的數據。

二、自準直儀測量直線度

自準直儀測量的是角度值，因此在做誤差曲線時還要換算成長度值。L為溜板長度，L為測量長度，H為測量長度上的高度差。所以有或由于△α一般很小，故考慮到作圖習慣和需要，將角度化為弧度，并使這樣一般為幾秒…幾十秒，故升差（或落差）的計算公式改寫為：

三、主軸徑向跳動的測定

機床主軸的徑向跳動是指主軸端的安裝基面（主軸錐孔及卡盤定心表面）的中心線在空載情況下主軸緩慢地旋轉一周過程的徑向最大跳動量。一般情況下旋轉軸線和軸端安裝基面中心線不僅不同心，而且也不平行，因此在沿軸向不同位置上的徑向跳動是不同的。通常規(guī)定必須在軸向的兩個位置上來分別測定徑向跳動，一個位置是靠近主軸軸端的一點A，稱為近軸點。另一位置是離A點一定距離（對于中型車床為300mm）的B點。

為了測定主軸的徑向跳動，必須在主軸錐孔中插一根檢驗棒，將千分表面定在機床上，千分表的觸頭頂在檢驗棒的圓柱表面上。緩慢地旋轉主軸，分別在近軸點和遠軸點讀千分表讀數，指針的擺動量即為徑向跳動。為了保證測量的準確性，檢驗棒本身的制造誤差必須小于測量誤差的1/3-1/5，同時在測量時設法消除它對測量結果的影響，其方法是：將檢驗棒緊密插入主軸錐孔內，旋轉被檢驗部件分別在A、B兩處檢驗，并記下結果，然后取出檢驗棒相對于主軸旋轉180°再插入重復檢驗一遍A、B兩處分別計算，其兩次檢驗讀數的代數和的一半即為徑向跳動誤差。

四、機床溜板移動對主軸旋轉軸線平行度的測定

機床溜板移動的軌跡和主軸旋轉軸線是兩條空間不相交的直線，它們之間的平行度必須分別在兩個互相垂直的投影面上進行測量，一般取水平面和垂直面作為投影面，相應的平行度稱為水平平面內的平行度和垂直平面內的平行度。

在主軸錐孔中插上檢驗棒，將千分表固定在溜板上。測定在垂直面內的平行度時，千分表觸頭頂在檢驗棒的上母線上；測定在水平面內的平行度時，千分表觸頭頂在檢驗棒前側母線上。溜板從近軸點A移至遠軸點B的過程中，千分表的最大擺動量即為200毫米內的差值，擺動量為“正”表示軸線由近軸點到遠軸點向上或向里傾斜，擺動量為“負”表示向下或向內傾斜。由于主軸錐孔和檢驗棒都有徑向跳動誤差，測量時必須設法消除其對測量結果的影響，因此，在一次測定后，還須將主軸連同檢驗棒一起轉180°在同樣測定一次a、b兩項誤差分別按兩次測定誤差值的代數和的一半計算。

結論

所測的導軌的實際形狀對機床精度有決定性影響，它直接影響被加工零件的尺寸、形狀和位置誤差值，加工中出現(xiàn)錐體，凸凹不平曲線狀，在軸類零件上就會出現(xiàn)錐度，腰鼓形，凹鼓形，表面粗糙度變大，滾動軸承的徑向跳動誤差產生來自裝配，長時間的磨損，本身的加工精度等因素決定的。