長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 和云敏

機(jī)床導(dǎo)軌直線度的檢驗(yàn)方法綜述

長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 和云敏

機(jī)床導(dǎo)軌精度是影響工件加工誤差的主要因素。本文從操作方便、準(zhǔn)確度高的角度出發(fā)，系統(tǒng)地闡述了機(jī)床導(dǎo)軌直線度的檢驗(yàn)方法，為從事機(jī)床設(shè)計、制造、操作及維修的技術(shù)人員提供了一份值得參考的技術(shù)資料。

機(jī)床導(dǎo)軌；直線度；檢驗(yàn)方法

機(jī)床工作臺的直線運(yùn)動精度不但影響機(jī)床的質(zhì)量、使用性能和運(yùn)行可靠性，更對其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量影響巨大。新購機(jī)床的安裝、舊機(jī)床的移動都需要對機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，保證機(jī)床工作臺的精度控制在一定的允差范圍內(nèi)。在機(jī)床中，導(dǎo)軌起導(dǎo)向和支撐的作用，能保證運(yùn)動部件在外力的作用下準(zhǔn)確地沿著一定的方向運(yùn)動，導(dǎo)軌直線度及平行度若存在較大誤差，直接影響著零件的尺寸?；诖耍疚膶⒅攸c(diǎn)探討如何方便、準(zhǔn)確地測量機(jī)床導(dǎo)軌直線度問題，為從事機(jī)床設(shè)計、制造、操作及維修的技術(shù)人員提供了一份值得參考的技術(shù)資料。

1 概念

導(dǎo)軌直線度指的是組成V形或矩形的導(dǎo)軌平面與垂直平面或水平面交線的直線度，通常以交線在垂直面和水平面內(nèi)的直線度體現(xiàn)出來。如圖1所示的導(dǎo)軌在垂直面和水平面的直線度誤差。確定直線度誤差的方法，可以在給定的平面內(nèi)，用包容實(shí)際線的兩平行直線的最小區(qū)域?qū)挾葋碜鳛橹本€度誤差，也可以實(shí)際線的兩端點(diǎn)連線為基準(zhǔn)，實(shí)際線上各點(diǎn)到基準(zhǔn)直線坐標(biāo)值中最大的一個正值與最大一個負(fù)值的絕對值之和作為直線度的誤差。

圖1 導(dǎo)軌直線度誤差

2 垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌直線度的檢驗(yàn)方法

在垂直面內(nèi)測量導(dǎo)軌直線度方法通常有水平儀測量法和自準(zhǔn)直儀測量法。一般情況下，機(jī)床的導(dǎo)軌比較長，很難用平尺、檢驗(yàn)棒作為基準(zhǔn)測量導(dǎo)軌的直線度，這時就可以選擇框式水平儀。其測量原理為：假設(shè)在被測量的導(dǎo)軌上有一條理想的水平直線作為測量基準(zhǔn)，根據(jù)常用框式水平儀的外形規(guī)格尺寸200*200把被測量的導(dǎo)軌分為若干段，用水平儀一步一跨分別測量出各段相對于理想水平直線傾斜的角度值，再繪制出坐標(biāo)圖確定導(dǎo)軌與水平直線的最大誤差格數(shù)，用△H=niL計算出導(dǎo)軌與水平直線的誤差值。例如，有一車床導(dǎo)軌長1600mm，用精度為0.02/1000mm的框式水平儀，儀表座長度為200mm，測量導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差，具體操作步驟如下：

步驟1：把儀表座放置在導(dǎo)軌長度方向的中間，框式水平儀置于其上，調(diào)平導(dǎo)軌使水平儀的氣泡位于中間的位置，避免導(dǎo)軌傾斜無法準(zhǔn)確讀出水平儀讀數(shù)。

步驟2：按照板橋的長度將導(dǎo)軌分段，從靠近主軸箱位置開始依次首尾相接逐段測量，得到各段高度差讀數(shù)?？梢愿鶕?jù)氣泡移動方向評定導(dǎo)軌傾斜方向，假設(shè)氣泡移動方向與框式水平儀移動方向相同時為“+”,移動方向相反時為“-”。

步驟3：用絕對讀數(shù)法逐點(diǎn)累積測量讀出數(shù)值，依次為+1、+1、+2、0、-1、-1、0、-0.5，如圖2所示。

圖2 導(dǎo)軌分段測量

步驟4：根據(jù)各段讀數(shù)畫出導(dǎo)軌直線度曲線圖。以導(dǎo)軌的長度為橫坐標(biāo)，框式水平儀讀數(shù)為縱坐標(biāo)，根據(jù)圖2中所測得的讀數(shù)依次畫出各折線段，每一段的起點(diǎn)要與前段的終點(diǎn)重合。如圖3所示。

圖3 導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖

步驟5：根據(jù)圖3（a）所繪制的導(dǎo)軌直線度誤差曲線，由于導(dǎo)軌直線度誤差呈單凸?fàn)顟B(tài)，采用兩端點(diǎn)連線法確定誤差值比較簡單。具體過程如下：把折線的首尾兩端點(diǎn)連接成A-A連線，并過曲線最高點(diǎn)作A-A的平行線B-B，兩平行線之間的最大縱坐標(biāo)值就是最大誤差格數(shù)。如圖3（b）所示，在導(dǎo)軌600mm處出現(xiàn)最大誤差，由相似三角形求值。

步驟6：按照誤差格數(shù)計算導(dǎo)軌直線度誤差數(shù)值：

△=nil=（4-0.56）格*0.02/1000*200mm=0.014mm

其中，△——導(dǎo)軌直線度誤差數(shù)值（mm）；

n——導(dǎo)軌直線度誤差曲線圖中最大誤差格數(shù)；

i——水平儀的精度；

l——板橋的長度（mm）。

3 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度的檢驗(yàn)

測量導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度的檢驗(yàn)方法有檢驗(yàn)棒、百分表測量法，自準(zhǔn)直儀測量法和鋼絲測量法等。

對于本例中行程等于1600mm的導(dǎo)軌，可用檢驗(yàn)棒和百分表檢測導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差，操作過程如下：

步驟1：按照圖4的要求，將檢驗(yàn)棒安裝在主軸頂尖和尾座頂尖之間，注意一定要頂緊。

圖4 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度的檢測

步驟2：將百分表固定在刀架上，調(diào)整尾座的橫向位置，使百分表讀數(shù)在檢驗(yàn)棒兩端點(diǎn)一致，將檢驗(yàn)棒找平。檢驗(yàn)棒位于圖4中A位置。

步驟3：將百分表的測頭頂在檢驗(yàn)棒的側(cè)母線上，移動床鞍，連續(xù)檢測檢驗(yàn)棒的側(cè)母線，百分表讀數(shù)的最大代數(shù)差就是被測導(dǎo)軌在水平面內(nèi)相對于兩端連線的直線度誤差。直至檢驗(yàn)棒到達(dá)圖4中B位置。

為了消除檢驗(yàn)棒誤差的影響，按次方法測取一次讀數(shù)后，將檢驗(yàn)棒旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)進(jìn)行測量，然后取兩次測量的平均值作為誤差值。

4 小結(jié)

機(jī)床導(dǎo)軌精度是影響工件加工誤差的主要因素。通過準(zhǔn)確測量機(jī)床直線誤差，可以有效地對誤差進(jìn)行補(bǔ)償，提高機(jī)床本體精度等級，為加工合格零件奠定基礎(chǔ)。

[1]王磊,賈坤.機(jī)床導(dǎo)軌的精度檢測[J].科技傳播,2014(08).

[2]李朝國.機(jī)床導(dǎo)軌精度測量方法探討[J].金屬加工(冷加工), 2011(24).

和云敏，1981年出生，河南焦作人，講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計、機(jī)電一體化技術(shù)。