CHXY系列單臂三坐標劃線儀機械精度檢調

尹科棟

（南車株洲電力機車有限公司 湖南株洲）

一、概述

三坐標劃線儀（圖1）主要用于機械制造行業零部件的劃線及對精度要求不高的簡單測量工作，由于使用一段時間后，機械磨損、鎖緊裝置松動以及電氣元件老化，導致劃線儀的機械和電氣精度發生變化，從而影響產品的劃線工藝質量，所以使用一段時間后需對設備的機械精度及電氣精度進行檢調。

二、檢調前工具及量具準備

百分表1塊；≥1m的1級平尺1把；200mm×200mm框式水平儀1個；≥0.5m的1級方箱或直角尺1個；百分表固定支架1個；內六角扳手1套；1字螺絲刀1把。

三、機械精度調整內容

1.工作平臺及X軸直線導軌底座水平檢調

用棉紗清潔工作平臺（3000mm×8000mm）的四個角落及中間部位，然后用煤油清洗和清潔各部位，必要時用油石摩擦平臺，使平臺平整、光滑，保證工作平臺精度檢查準確可靠，然后將框式水平儀放在平臺上清洗完的部位檢查各個部位的水平，直到各個部位的水平誤差在0.02以內。然后將水平儀放在X軸直線導軌底座上，在沿X軸運動方向上不同位置檢查底座縱橫向水平，要求不同位置的誤差都在0.02以內，如果水平發生變化就要進行調整。對于精度要求高的機器，可以選擇刻度值為0.001mm/m合像水平儀進行檢調工作平臺及直線導軌底座水平。

圖1 三坐標劃線儀

2.立柱與工作平臺的垂直度調校

圖2 找正方箱

圖3 方箱簡圖

立柱與工作平臺的垂直性調校有兩個方向，即立柱（Z軸）在X-Z平面內和在Y-Z平面內的精度調校。

（1）找正方箱。將百分表安裝在百分表固定支架上，然后將百分表固定支架固定在劃線儀的劃線器上（圖 2），用棉紗在平臺上清潔一塊大于方箱表面的區域，然后用煤油清洗此區域，用棉布擦拭干凈后將方箱放在工作平臺上，使方箱ac方向與X軸方向基本平行（圖3），慢慢旋轉Y軸手動輪移動水平臂，直到百分表接觸到平面acd（平面A)，觀察百分表讀數，直到百分表指針轉了2～3圈即可，旋轉Y軸鎖緊器鎖緊水平臂，沿方箱ac方向慢慢推動劃線儀，觀察百分表的指針旋轉方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉動，輕輕用手敲方箱A平面的c（a）角位置，直至百分表從a端運動到c端，百分表的最小值與最大值之差在0.02（兩格）以內，此時表明X軸方向已與方箱A平面基本平行。

（2）X-Z平面垂直性調校。方箱找正后，保持Y軸鎖緊位置不變，沿X方向推動劃線儀，直到百分表壓在平面A的中間位置，旋轉X軸鎖緊器鎖緊X軸，慢慢旋轉Z軸手動輪，使頭架沿Z軸（直線da）方向移動，同時觀察百分表指針旋轉方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉動，表明立柱向Y軸正（負）方向傾斜，調整調節螺母2（圖1）及鎖緊螺母，直到百分表的最小值與最大值之差≤（0.05+0.04L）mm（不含直角尺誤差，L為全行程，即頭架移動距離，單位m)以內，此時表明立柱在X-Z平面垂直性已調整好。

（3）Y-Z平面垂直性調校。松開Y軸鎖緊器，縮回水平臂（Y軸），松開百分表支架鎖緊螺釘，將百分表固定支架順時針方向旋轉90°，鎖緊百分表支架鎖緊螺釘，慢慢旋轉X軸手動輪，同時移動Y軸調整Y軸位置，直到百分表壓在平面abd（平面B）的中間位置，百分表指針轉了1～2圈，旋轉X軸鎖緊器鎖緊X軸，同時旋轉Y軸鎖緊器鎖緊Y軸，沿直線da方向移動頭架，同時觀察百分表指針旋轉方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉動，表明立柱向X軸負（正）方向傾斜，調整調節螺母1（圖1）及鎖緊螺母，直到百分表的最小值與最大值之差≤（0.05+0.04L）mm（不含直角尺誤差，L為全行程，即頭架移動距離，單位m)以內，此時表明立柱在Y-Z平面垂直性已調整好。

3.水平臂與底座運動方向垂直性調校

在完成立柱與工作平臺的垂直度調校后，推動頭架，使百分表壓在平面B（圖3）的中間位置，慢慢旋轉Y軸手動輪使水平臂沿直線ab方向移動，當水平臂從直線ab的a端運動到b端百分表最大值與最小值的差值≤（0.05＋0.04L）mm（L為全行程，即水平臂移動距離，單位m）時認為水平臂與方箱此面平行，即與底座運動方向垂直，若≥（0.05＋0.04L）mm時，需進行下一步調校工作。當水平臂沿直ab方向移動時，觀察百分表指針旋轉方向，如果百分表指針順（逆）時針方向轉動，表明水平臂與底座運動方向之間的夾角＜90°或＞90°，此時需要調整頭架上的調節螺釘，頭架螺釘分布（圖4），調整頭架水平臂調節螺釘有4個，在頭架體正面為 l、4，后面為 2、3，1 和 2、4 和 3 對稱分布，將 1、3調節螺釘松，2、4調節螺釘緊。如果調整螺釘太緊，在調整之前先將水平臂調節螺釘側面的防松螺釘取出來，然后將防松螺釘里面的平行性調整螺釘松一點（調節軸承滾動方向與水平臂移動方向的平行性，防止軸承滾動時有憋勁現象），但是必須保證兩個螺釘的旋出的圈數一致，才能保證軸承滾動方向與水平臂移動方向的平行性，然后就可以調節水平臂調節螺釘，反復調節，觀察百分表讀數，并檢查水平臂的運動靈活性，直至水平臂運動靈活，百分表最大值與最小值的差值≤（0.05＋0.04L）mm（L為全行程，即水平臂移動距離，單位m）。此時認為水平臂與方箱此面平行，即與底座運動方向垂直。精度調整完成后，將平行性調整螺釘及放松螺釘恢復成原來狀態。

4.水平臂與工作平臺平行性調校

圖4 頭架螺釘分布

將直角尺平放在工作平臺上；頭架、水平臂盡可能下降和后縮，百分表支架插入到劃線器360°旋轉裝劃針的孔中，用鎖緊螺釘鎖緊百分表支架，移動頭架和水平臂，使其與直角尺上表面接觸，當百分表指針轉了1-2圈，鎖緊頭架的上下運動（Z向）和底座的運動（X向），伸出水平臂，觀察百分表讀數變化，如果百分表順時針轉動（壓表)，則表明水平臂下斜，若百分表指針逆時針轉（松表)，則表明水平臂上斜；水平臂平行調節螺釘在頭架上有4個，左側為l、4螺釘，右側為2、3號螺釘（面向儀器看去)，水平臂下斜時，可以為l、3調節螺釘緊，2、4調節螺釘松。反復調校，觀察百分表讀數情況，水平臂移動距離內，百分表最大值與最小值的差值≤（0.05＋0.04L）mm（L為全行程，即水平臂移動距離，單位m）認為水平臂與工作臺己調至平行。如在調校水平臂與工作平臺平行時調整了水平臂平行調節螺釘，可能影響頭架在立柱上的運動情況和垂直性，故調好了水平臂與平臺平行后，還需檢查頭架運動平穩及靈活性。

5.劃線重合性調整

（1）劃線器和水平臂同軸度調整。首先找正方箱，將百分表安裝在百分表固定支架上，然后將百分表固定支架固定在劃線儀的劃線器上，方法和原理與立柱與工作平臺的垂直度調校中一樣，方箱找正后，調整支架百分表安裝端與劃線器鎖緊端的距離，使百分表能夠與方箱的平面A接觸，百分表指針壓了1～2圈即可，并能夠繞劃線器360°旋轉，旋轉Y軸和Z軸鎖緊器鎖緊水平臂，旋轉劃線器，使其在與平面A（圖5）平行的平面內做 360°旋轉，同時在 A、B、C、D 四個點觀察并記錄百分表的數值，觀察百分表在平面A上A、B、C、D，4個位置的讀數，然后將百分表在A、C兩點的數值相加除以2得到一個數值就是這兩點的平均值，然后松開調整螺母2（圖6）和其對稱方向上的調整螺母4，比較百分表在A、C兩點的數值，假如百分表在A點的數值較C點的數值大，然后松開調整螺母1對稱方向上的調整螺母3，慢慢調整調整螺母1，并觀察百分表讀數，直到百分表讀數與百分表在A、C兩點的平均值基本相等（±0.02mm）即可，然后調整調整螺母2和調整螺母4，直至百分表讀數與百分表在B、D兩點的平均值基本相等（±0.02mm），此時劃線器與水平臂的同軸度已經調好。

圖5 劃線器與平面A

圖6 劃線器和水平臂

（2）劃線器在Y-Z平面內的重合性調整。方法1，參考工件劃線位置調整法。旋轉X軸鎖緊器鎖緊X方向上的移動，在工件上X-Y平面和X-Z平面各劃一根線，觀察線的焦點是否能夠交叉到一起，如果X-Z平面內的直線與X-Y平面的交點（圖7），輕輕松開調整螺釘 1、2、3、4、6，向擰緊方向擰緊調整螺母5，調整好以后，鎖緊調整螺釘1、2、3、4，反復檢查劃線的重合性并調整，直到劃針在X-Y平面和X平面內的直線交點基本重合（肉眼看出重合）即可。方法2，通過觀察百分表數值調整。在校正方箱的情況下，將百分表支架裝在裝劃針的孔中，用鎖緊螺釘鎖緊百分表支架，移動頭架和水平臂，使其與Y-Z平面接觸，能在最大范圍內轉動，當百分表指針壓緊1～2圈，鎖緊頭架的上下運動（Z向）、水平運動（Y向）和底座的運動（X向），觀察百分表讀數，并根據劃線器的機械結構原理，慢慢調整調整螺母5和調整螺母6，直到百分表在最大范圍內轉動時的最大值與最小值之差＜0.03mm。

成都中測劃線儀無需調整X-Z平面內的重合性，因為其是通過機械加工精度能保證的。在劃線器和水平臂同軸度調整和Y-Z平面內的重合性調整好的情況下，如果出現X-Z平面內的重合性超差問題，說明劃線器已經磨損嚴重，需要更換。

圖7 參考平面

四、結束語

所有三坐標劃線機及測量機在精度檢調原理上是一樣的，只是在機械結構上存在差異，所以可以參考此文章進行機械精度方面的調整。另外如果是雙臂三坐標劃線儀，我們還需檢查雙臂的平行性即X方向上運動的平行性，不過新設備安裝調試完成后，因為X軸基本上是采用雙直線導軌，所以雙臂的平行性基本上不會發生很大變化，所以一般不需要進行調整。