數控車床盤式動力刀架位置的找正

謝曉紅

（廣東省機械技師學院，廣州 510450）

0 引言

目前國內從歐洲進口的精密斜床身數控車床，都是安裝盤式刀架（帶動力刀頭），例如最知名的SAUTER刀架，該類刀架的正常壽命大概為5×106h，約5年，動力刀頭正常工作約8 000 h。該類刀架的質量和性能非常穩定和可靠，但并不表示不會發生危險和事故，如果操作者沒有確保加工準備完整、切削條件正常的情況下操作機床，可能會出現超負載切削加工或刀架與工件發生碰撞事故，刀架可能出現局部損壞和錯位。最常見的現象是刀架整體位置發生的偏移，導致加工的工件產生錐度。在不需要更換新刀架的情況下，通過正確的平行度校驗和機械調試，可以修正刀架位置精度。現將實際校驗和調試工藝方法闡述如下，供技術人員在維修相關機床時借鑒。

1 盤式動力刀架的類型和安裝

1.1 刀架根據安裝方向的分類

刀架根據刀柄夾套安裝在刀盤的方向分為軸向刀架和徑向刀架，如圖1、圖2所示，在機床校驗時便于選擇合適的校驗標準心軸。

圖1 軸向刀架

圖2 徑向刀架

1.2 刀架安裝位置

刀架整體一般安裝在X軸滑行方向，使用暗銷和螺栓聯接。通常在刀架的右上角落處找到暗銷（有些機床可能在分布刀架的底部），這種定位銷總是采用對角分布在帶有動力刀頭的刀架底部，如圖3、圖4所示。

圖3 刀架整體安裝位置

圖4 刀架底部與X方向床鞍聯接

2 工量具準備

為了調整刀架整體與機床縱向（Z軸）和橫向（X軸）移動時的平行度，需分別為兩種類型的刀架準備校驗標準心軸，如圖5和圖6所示，同時配備杠桿千分表和六角扳手。

圖5 用于軸向刀架的心軸

圖6 用于徑向刀架的心軸

圖7 千分表測量位置

圖8 刀架軸向移動

標準心軸必須安裝在刀架中。在安裝之前仔細檢查心軸和刀架圓盤表面是否干凈、清潔，鐵屑或污點會導致錯誤的測量結果，千分表必須安裝在機床固定的部件上，例如機床尾座或第二刀架上。注意：絕對不能將千分表安裝在機床金屬板上，否則機床各軸運動時會產生測量誤差。

3 刀架位置的校驗和修正

3.1 刀架沿Z軸方向平行移動的位置校驗和修正

3.1.1 軸向刀架

將千分表指針頭輕放在心軸上面，刀架沿心軸整個長度方向進行Z向移動，仔細觀察并記錄千分表在不同位置的數值和偏差，如果超出偏差范圍需進行修正，如圖7、圖 8所示。

注意：千分表指針放在心軸表面上，采用此種方式可以測量刀架在X軸方向的偏差（在同一平面內好象是X軸在移動）及測量數據，與機床的幾何精度中允許偏差進行校驗。

3.1.2 徑向刀架

將千分表指針頭輕放在心軸左側邊上，刀架沿心軸長度方向進行X向移動，仔細觀察并記錄千分表在不同位置的數值和偏差，如果超出偏差范圍需進行修正，如圖9所示。

注意：將千分表指針放在心軸左側邊緣，采用此種方式可以測量刀架在Z軸方向的偏差（在同一平面內好象是Z軸在移動）。

3.1.3 偏差修正

1）首先，為了使刀架在Z軸移動時能保持與水平方向平行一致，刀架的底部安裝螺栓必須稍許松開，只能松開一點點，以避免更大的偏移，如圖10和圖11所示。

2）用塑料或橡膠錘子繞著擺動方向輕敲刀架，尋找合適的位置，同時通過移動各軸檢查測量偏移結果。重復上述動作直到測量結果顯示刀架位置控制在允許公差范圍方可，以各制造廠商提供的機床刀架允許偏移數值作為調整依據（廠家設備驗收標準：刀架縱向移動與X軸平行度偏差≤±0.02/55 mm）。

圖9 徑向刀架心軸的安裝和千分表檢測位置

圖10 刀架底部的裝調螺栓

圖11 刀架頂部的裝調螺栓

3）按照70 N·m扭矩擰緊各安裝螺釘，同時繼續檢測各軸線方向的偏移，因為在擰緊螺釘時可能又會改變與軸線的重合度。

3.2 刀架沿Z軸方向平行移動的位置校驗和修正

3.2.1 軸向刀架

將千分表安裝在主軸上，然后檢測刀架圓盤表面，測量心軸4處位置。測量點1和測量點2正好位于相對于X軸成90°的平面，如圖12所示。這兩個測量點的選取非常重要。另外兩個測量點3和4必須位于平行X軸的平面。移動X軸至X0處，測量所有4個點的數值，原則上應該不會超出偏差范圍。可以通過各機床驗收說明書中查得允許的偏移公差。

修正方法和步驟如下：1）如圖 13所示，輕輕松開刀架圓盤表面裝配螺栓，然后用塑料或橡膠錘子繞著擺動方向輕敲刀架，尋找合適的位置，同時增量模式下改變X軸方向位置，檢查測量點和偏移值。2）重復上述操作方法，直到測量結果顯示刀架圓盤表面位置控制在公差范圍內方可，以各制造廠商提供的機床刀架允許偏移數值作為調整依據（廠家設備驗收標準：刀架橫向移動與X軸平行度偏差≤±0.02/55 mm）。注意：如果表面偏移超出公差范圍，則需要重新修正和尋找合適的位置，消除誤差。3）按照40 N·m扭矩力擰緊各裝調螺釘，同時繼續檢測刀架圓盤孔表面的偏移，因為在擰緊螺釘時可能又會改變與X軸線方向的平行度。

3.2.2 徑向刀架

將千分表指針頭輕放在與X軸方向平行的心軸頂部，如圖14所示。刀架（心軸徑向安裝在刀架上）沿X軸方向移動，千分表針頭相對于心軸沿長度方向進行移動，仔細觀察并記錄千分表在不同位置的數值和偏差，如果超出偏差范圍需進行修正。調整和修正偏差方法如下：

圖12 心軸測量點位置

圖13 刀架圓盤安裝螺栓

圖14 徑向刀架心軸的安裝和千分表檢測位置

1）取下刀架端部的圓端蓋，如圖15所示。稍微松開后面的裝調螺栓，如圖16所示。在拆下端蓋時最好在相關位置做好記號，因為端蓋周邊的數字與刀具位置號要對應，重新安裝時確保與刀具號位置一致。

2）如圖 16所示，稍微松開刀架內圈表面裝調螺栓（螺栓仍保持輕微的擰緊力）。注意：在動力聯接部位進行調試的機修人員限制使用3個調整螺栓，必須將刀架沿后3個位置轉動使用這個螺栓，當擰松螺栓后再將刀架轉回原來的位置。

3）用塑料或橡膠錘子輕敲刀架，尋找合適的位置，同時用千分表檢測心軸，仔細觀察X方向各點前后的偏移值。

4）重復上述操作方法，直到測量結果顯示刀架沿X軸方向平行移動時偏差值置控制在公差范圍內方可，以各制造廠商提供的機床刀架允許偏移數值作為調整依據（廠家設備出廠驗貨標準：刀架橫向移動與X軸平行度偏差≤±0.02/55 mm）。

5）最后，按照40 N·m扭矩擰緊各裝調螺栓，同時繼續檢測刀架心軸上的偏移值，因為在擰緊螺栓時可能又會改變刀架橫向移動時與X軸線方向的平行度。

6）在必要的情況下，不要取下心軸，建議繼續用千分表檢測該心軸與Z軸的平行度，進行再次校核與修正，防止發生偏移。

4 結語

1）本文僅限于整個刀架相對于機床沿水平縱向（Z軸）和垂直橫向（X軸）移動時平行度的檢驗和修正。但是在實際使用中，尤其是帶有動力刀頭的刀架，如果受到撞擊和損傷，還需要檢測每把刀具的刀座位置與主軸水平和垂直方向的平行度和修正。

2）在正常工作中，刀架的日常維護保養非常重要。作為一名機床操作人員或維護人員，每天都要進行清潔、潤滑、檢查和保養，養成持之以恒的保養習慣，會減少故障發生的機會。

圖15 刀架端蓋

圖16 裝調螺栓的位置