■ 山東威達(dá)重工股份有限公司 （山東滕州 277500） 張道東

導(dǎo)軌是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)向的關(guān)鍵部位，在數(shù)控機(jī)床中，導(dǎo)軌按照摩擦方式分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌，其中滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越普及。

滾動(dòng)導(dǎo)軌為了滿(mǎn)足機(jī)床運(yùn)動(dòng)的高直線(xiàn)度和整體高剛性的要求，對(duì)運(yùn)動(dòng)副中的滾珠（或滾柱）進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，且預(yù)緊力有日漸增大的趨勢(shì)。

根據(jù)約束的要求，通常機(jī)床每個(gè)方向的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌最少為兩條（有時(shí)為了增加支撐剛性會(huì)適當(dāng)增加數(shù)量），此多條導(dǎo)軌的平行度數(shù)值的誤差直接復(fù)制為導(dǎo)軌運(yùn)行中的額外變形。因此誤差數(shù)值直接影響機(jī)床運(yùn)行的直線(xiàn)度，使導(dǎo)軌產(chǎn)生額外的熱量和振動(dòng)，是影響機(jī)床運(yùn)行速度和導(dǎo)軌副壽命的關(guān)鍵因素。

1. 通用測(cè)量方法

當(dāng)兩條導(dǎo)軌的距離在3 000mm以?xún)?nèi)時(shí)，最通用的平行度測(cè)量方法如圖1所示。測(cè)量時(shí)，在過(guò)橋的上面放置水平儀，均勻移動(dòng)過(guò)橋，帶動(dòng)放置在其上面的水平儀移動(dòng)，每次移動(dòng)時(shí)，記錄水平儀的數(shù)值，通常規(guī)定在全長(zhǎng)度內(nèi)水平儀的數(shù)值≤1格（就是通常所說(shuō)的0.02mm/1 000mm），但是當(dāng)需要過(guò)橋的長(zhǎng)度L超過(guò)3 000mm時(shí)，由于過(guò)橋的質(zhì)量過(guò)大，移動(dòng)困難，且移動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)不均衡和不穩(wěn)定的問(wèn)題，必須設(shè)法解決。

圖1 大跨度導(dǎo)軌平行度通用測(cè)量方法

2. 改進(jìn)后的測(cè)量方法

對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn)，如圖2所示，檢測(cè)跨距大的導(dǎo)軌Ⅰ和Ⅱ之間的平行度，在導(dǎo)軌Ⅰ和導(dǎo)軌Ⅱ的水平面上各安放兩個(gè)連通的指示器，指示器之間用軟管連接，兩個(gè)指示器和軟管中注入水（最好是有顏色的水，以便于觀(guān)察水面），根據(jù)連通器的原理，兩個(gè)指示器中的水面高度是絕對(duì)一樣的。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量情況如圖3所示。

圖2 大跨度導(dǎo)軌改進(jìn)后的平行度測(cè)量方法

圖3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量情況

（1）指示器結(jié)構(gòu) 兩個(gè)指示器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其上、下面一起在平面磨床上精加工，保證兩個(gè)指示器的高度尺寸La和Lb一致（要求相差≤0.001 5mm）。高度一致的兩個(gè)測(cè)量座實(shí)物如圖5所示。

圖4 指示器結(jié)構(gòu)

圖5 高度一致的兩個(gè)測(cè)量座

（2）測(cè)量方法 將兩個(gè)指示器用軟管連接，放置在兩個(gè)需要測(cè)量平行度的導(dǎo)軌面相同的一端，并且加滿(mǎn)水。將深度千分尺的下端測(cè)量柱更換為如圖6所示的下部為針形，這是為了提高液體在鋼件浸潤(rùn)瞬間的靈敏度。如圖4b所示，用深度千分尺測(cè)量?jī)芍甘酒鞯纳厦鍭1和A2到水面的尺寸分別為L(zhǎng)1和L2，根據(jù)連通器原理，兩個(gè)指示器的水面是一個(gè)平面，按照前面介紹的加工方法，兩個(gè)指示器的高度La和Lb可以近似認(rèn)為相同，所以這兩個(gè)尺寸的差值就是導(dǎo)軌面Ⅰ和Ⅱ的高度差，記錄此數(shù)值為△1，同時(shí)同方向移動(dòng)兩個(gè)指示器相同的距離到導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的第二個(gè)位置，按照剛才第一個(gè)位置的測(cè)量方法，讀取此位置兩個(gè)指示器的上面A1和A2到水面的尺寸分別為L(zhǎng)1和L2，并且記錄此兩尺寸的數(shù)值差為△2。依次采用此方法沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向測(cè)量?jī)蓚€(gè)指示器的高度差并且記錄，如圖7所示。假設(shè)兩個(gè)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為10 000mm，指示器每次移動(dòng)的距離為500mm，依次讀取并且計(jì)算的高度差值分別為△1～△20，制作成表1。機(jī)床導(dǎo)軌對(duì)于此項(xiàng)的控制要求為0.01mm/1 000mm、0.02mm/全長(zhǎng)。

圖6 下部為針形的深度千分尺

圖7 水面高度測(cè)量示意

（3）測(cè)量方法的關(guān)鍵點(diǎn) ①兩個(gè)指示器的高度尺寸La和Lb一致（要求相差≤0.001 5mm），這個(gè)相差的數(shù)值直接就復(fù)制為測(cè)量值。②針形千分尺測(cè)量水面的尺寸分別為L(zhǎng)1和L2，L1和L2的測(cè)量方法有兩種，根據(jù)操作習(xí)慣選擇。第一種方法是千分尺的針尖由上向下逐漸靠近水面，根據(jù)液體表面有張力的原理，當(dāng)針尖距離水的表面在0.2mm左右時(shí)，液體的表面會(huì)被針尖吸引而附著在針尖上面，此時(shí)的狀態(tài)被定義為測(cè)量位置。第二種方法是千分尺的針尖由下到向上逐漸露出水面，當(dāng)針尖距離水的表面在0.2mm左右時(shí)，液體會(huì)因張力小于質(zhì)量而脫開(kāi)針尖，此時(shí)的狀態(tài)定義為測(cè)量位置。兩種方法都經(jīng)常使用，尤其是第二種方法，由于操作時(shí)的注意力和觀(guān)察難度比第一種要小，使用得更加廣泛，但是兩種方法不能混用。

表1 導(dǎo)軌平行度測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3. 結(jié)語(yǔ)

新型測(cè)量方法經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，操作者熟練掌握了千分尺針尖接觸液面的經(jīng)驗(yàn)和技巧。通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，最后得出測(cè)量結(jié)果的精度控制在0.004mm以?xún)?nèi)，可以滿(mǎn)足大跨度導(dǎo)軌平行度檢測(cè)要求。