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        機床大跨度導(dǎo)軌的共面及平行度檢測

        2020-11-21 08:30:28山東威達重工股份有限公司山東滕州277500張道東
        金屬加工(冷加工) 2020年10期
        關(guān)鍵詞:指示器針尖測量方法

        ■ 山東威達重工股份有限公司 (山東滕州 277500) 張道東

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

        滾動導(dǎo)軌為了滿足機床運動的高直線度和整體高剛性的要求,對運動副中的滾珠(或滾柱)進行適當?shù)念A(yù)緊,且預(yù)緊力有日漸增大的趨勢。

        根據(jù)約束的要求,通常機床每個方向的直線運動,導(dǎo)軌最少為兩條(有時為了增加支撐剛性會適當增加數(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)軌運行中的額外變形。因此誤差數(shù)值直接影響機床運行的直線度,使導(dǎo)軌產(chǎn)生額外的熱量和振動,是影響機床運行速度和導(dǎo)軌副壽命的關(guān)鍵因素。

        1. 通用測量方法

        當兩條導(dǎo)軌的距離在3 000mm以內(nèi)時,最通用的平行度測量方法如圖1所示。測量時,在過橋的上面放置水平儀,均勻移動過橋,帶動放置在其上面的水平儀移動,每次移動時,記錄水平儀的數(shù)值,通常規(guī)定在全長度內(nèi)水平儀的數(shù)值≤1格(就是通常所說的0.02mm/1 000mm),但是當需要過橋的長度L超過3 000mm時,由于過橋的質(zhì)量過大,移動困難,且移動中會出現(xiàn)不均衡和不穩(wěn)定的問題,必須設(shè)法解決。

        圖1 大跨度導(dǎo)軌平行度通用測量方法

        2. 改進后的測量方法

        對測量方法進行改進,如圖2所示,檢測跨距大的導(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連通的指示器,指示器之間用軟管連接,兩個指示器和軟管中注入水(最好是有顏色的水,以便于觀察水面),根據(jù)連通器的原理,兩個指示器中的水面高度是絕對一樣的?,F(xiàn)場測量情況如圖3所示。

        圖2 大跨度導(dǎo)軌改進后的平行度測量方法

        圖3 現(xiàn)場測量情況

        (1)指示器結(jié)構(gòu) 兩個指示器的結(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)。高度一致的兩個測量座實物如圖5所示。

        圖4 指示器結(jié)構(gòu)

        圖5 高度一致的兩個測量座

        (2)測量方法 將兩個指示器用軟管連接,放置在兩個需要測量平行度的導(dǎo)軌面相同的一端,并且加滿水。將深度千分尺的下端測量柱更換為如圖6所示的下部為針形,這是為了提高液體在鋼件浸潤瞬間的靈敏度。如圖4b所示,用深度千分尺測量兩指示器的上面A1和A2到水面的尺寸分別為L1和L2,根據(jù)連通器原理,兩個指示器的水面是一個平面,按照前面介紹的加工方法,兩個指示器的高度La和Lb可以近似認為相同,所以這兩個尺寸的差值就是導(dǎo)軌面Ⅰ和Ⅱ的高度差,記錄此數(shù)值為△1,同時同方向移動兩個指示器相同的距離到導(dǎo)軌長度方向的第二個位置,按照剛才第一個位置的測量方法,讀取此位置兩個指示器的上面A1和A2到水面的尺寸分別為L1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)軌長度方向測量兩個指示器的高度差并且記錄,如圖7所示。假設(shè)兩個導(dǎo)軌的長度為10 000mm,指示器每次移動的距離為500mm,依次讀取并且計算的高度差值分別為△1~△20,制作成表1。機床導(dǎo)軌對于此項的控制要求為0.01mm/1 000mm、0.02mm/全長。

        圖6 下部為針形的深度千分尺

        圖7 水面高度測量示意

        (3)測量方法的關(guān)鍵點 ①兩個指示器的高度尺寸La和Lb一致(要求相差≤0.001 5mm),這個相差的數(shù)值直接就復(fù)制為測量值。②針形千分尺測量水面的尺寸分別為L1和L2,L1和L2的測量方法有兩種,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,當針尖距離水的表面在0.2mm左右時,液體的表面會被針尖吸引而附著在針尖上面,此時的狀態(tài)被定義為測量位置。第二種方法是千分尺的針尖由下到向上逐漸露出水面,當針尖距離水的表面在0.2mm左右時,液體會因張力小于質(zhì)量而脫開針尖,此時的狀態(tài)定義為測量位置。兩種方法都經(jīng)常使用,尤其是第二種方法,由于操作時的注意力和觀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)軌平行度測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計

        3. 結(jié)語

        新型測量方法經(jīng)過反復(fù)驗證,操作者熟練掌握了千分尺針尖接觸液面的經(jīng)驗和技巧。通過對多次測量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和對比分析,最后得出測量結(jié)果的精度控制在0.004mm以內(nèi),可以滿足大跨度導(dǎo)軌平行度檢測要求。

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