機床幾何精度修理實操研究

吳光泉

（重慶五一高級技工學(xué)校 重慶 400042）

機床修理總體上說包括機床幾何精度的修理和機床性能的修理兩大方面。在機床修理過程中，屬于機床幾何精度的范疇主要包括：如何分析機構(gòu)零件之間的尺寸關(guān)系；如何保證機床的裝配精度與技術(shù)要求；如何規(guī)定零件的尺寸公差和形位公差等，它們是尺寸鏈關(guān)系的具體體現(xiàn)，會直接影響機床的加工精度和修理的經(jīng)濟效益。

機床是由零件組成的，只有零件之間保持正確的尺寸關(guān)系，才能實現(xiàn)正確的運動關(guān)系及其他功能要求。但在修理過程中，必然會存在尺寸誤差與形狀位置誤差。因此，需要從零件尺寸與位置的變動中去分析零件之間的相互關(guān)系與相互影響。從機床的檢驗標準、技術(shù)要求與裝配條件出發(fā)，可適當限定各零件有關(guān)尺寸與位置的變動范圍，使其達到幾何精度要求。這是修理尺寸鏈時研究的主要內(nèi)容，也是通過修理提高機床幾何精度的有效方法。同時，由于機床修理基本上是屬于單件生產(chǎn)，尺寸鏈中各組成環(huán)是實際存在的可以精確測量的實際尺寸，可以把不需要修復(fù)的尺寸以零公差形式體現(xiàn)。對于固定連接在一起的幾個零件，還可以當成一個尺寸來處理。最大限度地減少需要修理的尺寸數(shù)，以擴大修理尺寸的公差。

在修理機床幾何精度時，根據(jù)分析后確定修理尺寸鏈，然后，合理地選擇刮研修理基準面和修理工藝順序，這對保證機床幾何修理精度、提高修理效率有很大影響。

機床幾何精度修理基準的選擇方法

機床幾何精度修理基準的選擇，應(yīng)充分分析其結(jié)構(gòu)特點，理解修理尺寸鏈，使修理工作合理可靠。基準不變組合修理法和基準變換組合修理法是具體的兩種修理方法。

（一）基準不變組合修理法

基準不變組合修理法是指在修復(fù)尺寸鏈的精度時，根據(jù)基準重合原則，只選用一個基準面，其他所有作用面的修理，都以此面為基準。這種修理方法可以減少基準誤差，減少各組成環(huán)累積誤差的影響。可以使各組成環(huán)的修理公差放大到接近封閉環(huán)的公差。如鉆床主軸套筒中心線對工作臺面垂直度的尺寸鏈，選擇一個基面，各組成環(huán)的公差即可放大到與封閉環(huán)相等。按基準不變組合修理法修理機床幾何精度時，選擇刮研修理基準的條件主要有以下幾方面：

1.選擇尺寸鏈中沒有磨損變形、具有高精度、不需要修理的主要作用面為修理基準，以避免對此基面進行不必要的修理。例如，在修復(fù)車床床身導(dǎo)軌面時，難免會造成床身導(dǎo)軌相對于主軸箱安裝面在垂直平面和水平面內(nèi)出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，造成平行度誤差產(chǎn)生。為了保持主軸箱主軸軸線與床身導(dǎo)軌面平行，就要修刮主軸箱的固定結(jié)合面。這時，就是以主軸支承孔為修理基準。

2.選擇尺寸鏈中剛性好，不受外界影響而變形的零件。在整個修理過程中，修理基準的精度能夠自始至終保持穩(wěn)定。為保證鉆床主軸套筒中心線對工作臺面垂直度的尺寸鏈，應(yīng)以立柱導(dǎo)軌為修理基準。

3.選擇在整個尺寸鏈中既具有高精度，又便于精確測量的作用面為修理基準面，保證在這個基面的任何位置上所測量的全部誤差不超出封閉環(huán)允許的誤差，并能滿足各組成環(huán)所要求的精度。例如，修理車床絲杠中心線對床身導(dǎo)軌平行度的尺寸鏈時，應(yīng)以床身導(dǎo)軌為修理基準。

4.選擇幾個尺寸鏈的公共面作為并聯(lián)或串聯(lián)尺寸鏈的修復(fù)基準面，這樣容易保證有關(guān)尺寸鏈間的相對精度。例如，保證牛頭刨床工作臺面對橫向?qū)к壠叫卸群凸ぷ髋_支架導(dǎo)軌面對工作臺橫向?qū)к壠叫卸鹊拇?lián)尺寸鏈。應(yīng)選橫梁導(dǎo)軌為修理基準。

5.選擇修理工作量最大的作用面（即修刮的面積最大、形狀復(fù)雜或所處的位置不易加工）為修理基面，用修復(fù)尺寸鏈中其他作用面的辦法，達到對此基面的相對精度要求。這樣在開始修刮基準面時，可不考慮對其他作用面的相對要求，簡化對基面的修理，同時，也可減少整個尺寸鏈的修理工作量。

6.根據(jù)修理程序與裝配程序一致的原則，修理基面應(yīng)該選在開始裝配的作用面上。這樣，便于在裝配過程中隨時測量，校正裝配誤差和修刮的累積誤差。

7.對于裝配關(guān)系較多的復(fù)雜零件如床身、箱體等，選用原來的加工基準作為修理基準，容易保持原有的裝配關(guān)系。按這種方法組合修理基準時，最好使修理基準與設(shè)計基準重合，以便根據(jù)尺寸鏈的關(guān)系檢查精度。當尺寸鏈的設(shè)計基準不具備作為修理基準所要求的條件時，則應(yīng)按修理基準要求的條件另行選擇。應(yīng)當注意，利用這種組合方法修理尺寸鏈時，必須按尺寸鏈各環(huán)的排列順序關(guān)系逐漸修理，用上一環(huán)的實際偏差修正下一環(huán)的公差帶和中心坐標。此外，也不能同時修理，不然無法控制封閉環(huán)的精度。

（二）基準變換組合修理法

有些修理尺寸鏈，大部分組成環(huán)能夠用一個修理基面，但其中有一環(huán)或幾環(huán)精度要求較高，或由于測量不便，造成單用一個修理基準很難處理。如果改變修理基準，單獨控制則比較容易掌握。有些修理尺寸鏈，必須采用多基準修理。所以，在修復(fù)這類尺寸鏈時，便提出了基準變換問題。沿著尺寸鏈的排列順序關(guān)系，以前一環(huán)的末面作為下一環(huán)的基面，是一種多基準串聯(lián)組合的方法。

在使用基準變換修理方法時，各組成環(huán)的公差需要經(jīng)過換算，它們的關(guān)系如下：

式中：δ'平均——基準變換后各組成環(huán)的平均公差（mm）；

Δδ——封閉環(huán)公差（mm）；

n——修理基準的總數(shù)。

由此可見，只有盡量減少修理基準的數(shù)目，才可放大組成環(huán)的修理公差。

機床精度修理工藝步驟的安排

經(jīng)過分析和計算，確定了修理尺寸鏈的關(guān)系和精度之后，在修理過程中，正確地安排修理程序，對于保證尺寸鏈所要求的精度有很大的作用。

當尺寸鏈各環(huán)的排列順序和裝配順序一致時，零件的刮研修理順序應(yīng)該按照裝配的順序依次修理。這樣，可以根據(jù)尺寸連鎖關(guān)系，用前環(huán)修復(fù)的實際誤差，修正下一環(huán)公差帶的中心坐標，還便于隨裝隨校正裝配誤差對封閉環(huán)精度的影響。

修理并聯(lián)尺寸鏈時，首先從公共環(huán)開始，然后，按順序修理與它有關(guān)的各組成尺寸鏈的組成環(huán)。

串聯(lián)尺寸鏈從公共基面開始，分別沿兩支尺寸鏈，按順序進行修理。

（一）多個相對位置有精度要求的作用面的處理方法

對于幾個有相對位置精度要求的作用面，應(yīng)從保證精度，減少修理工作量等方面考慮修理的先后順序。一般順序是：

1.先刮大面，后修小面。例如，外圓磨床床身的工作臺導(dǎo)軌和砂輪架導(dǎo)軌在水平面的垂直度項。為了保證外圓磨床工作臺導(dǎo)軌與砂輪架導(dǎo)軌的垂直度，刮研導(dǎo)軌時，在同樣的條件下，先刮工作臺導(dǎo)軌，然后，刮砂輪架導(dǎo)軌，這樣，才會使刮研工作量小，容易達到要求。

2.先刮復(fù)雜面，后修簡單面。例如，磨床工作臺上下面要求平行。下面是與床身配合復(fù)雜導(dǎo)軌面，上面是簡單平面。同樣達到平行度要求，先刮下導(dǎo)軌面，后刮上平面比較容易。

3.先修加工困難的作用面，后修加工容易的作用面。如平面磨床的磨頭支架，水平導(dǎo)軌與垂直導(dǎo)軌有相互垂直的精度要求。可先修磨比較難加工的水平燕尾導(dǎo)軌面，這時，可以不考慮其垂直度要求，在修刮垂直導(dǎo)軌時，再控制它們的垂直度比較容易。

4.先修技術(shù)要求較高的作用面，后修技術(shù)要求較低的作用面。例如，為保證鏜床立柱導(dǎo)軌和床身水平導(dǎo)軌的垂直度要求。如鏜床床身與立柱的垂直度精度，可先把兩組導(dǎo)軌修刮好，然后，再修刮接觸點要求較少的立柱與床身的結(jié)合面。

圖1 車床溜板與橫向拖把圖

（二）兩件配刮時的處理方法

兩件配刮時的處理方法，則應(yīng)按以下的條件確定：

1.先刮大作用面。以長配短、以大配小的修刮，是相對運動面相互配刮的基本原則。例如，車床床身導(dǎo)軌和溜板箱配合面的配刮，應(yīng)先刮床身導(dǎo)軌，然后配刮溜板。

2.先刮大工件，后配小工件。小工件在刮配時容易搬動和翻轉(zhuǎn)，以減少修理工作量。

3.先刮剛性好的。容易得到可靠精度，以保證修配的精度。

4.先修便于用標準工具或機床加工的作用面。這樣容易獲得標準幾何工作面和可靠的精度。例如，主軸與軸瓦的修配，應(yīng)先磨軸頸，后刮軸瓦。如圖1所示，為車床溜板與橫向拖板的配合面。為了保證它們接觸良好和平直，先按標準平板刮研橫向拖板的下平面1，然后，配刮大溜板的上導(dǎo)軌面2，再用標準三角平尺刮研大溜板斜面 3和 4，然后，配刮橫向拖板斜面5。

[1]技工學(xué)校機械類通用教材編審委員會.鉗工工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]邱言龍.機床維修技術(shù)問答[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[3]高級技工學(xué)校機械類教材編審委員會.高級機修鉗工技能訓(xùn)練[M].北京：中國勞動出版社，1999.