臥式加工中心加工誤差與機械精度的調(diào)整

■中國一拖集團有限公司第三裝配廠 （河南洛陽 471004）

王雷飛 段松松 常超杰

我單位引進了3 臺意大利MAN DELL I 公司生產(chǎn)的REG ENGT 1200 U 型主軸立臥轉(zhuǎn)換式、 雙交換工作臺（800mm×800mm）萬能式加工中心，用于拖拉機箱體上的軸承孔、各前后端面及定位銷孔的精加工，箱體的主要關鍵尺寸及各項精度主要由大型臥式加工中心來保證，進而保證整車裝配的質(zhì)量。3臺設備在實際生產(chǎn)中，使用頻率高、維護與保養(yǎng)不及時和生產(chǎn)環(huán)境等因素，造成幾何精度值下降，導致很多生產(chǎn)的殼體零件的質(zhì)量不合格，以至于返修和報廢。現(xiàn)就實際生產(chǎn)中遇到的問題及解決方案進行論述。

在加工傳動箱殼體內(nèi)腔的兩組軸承孔中心軸線與前后端面垂直度超差，前后端面與底面分動箱安裝面垂直度超差（見圖1）。

圖1中，上一組軸承孔分別為φ110mm、φ90mm和φ85mm，下一組軸承孔φ100mm、φ90mm和φ 80mm。三坐標在測量傳動箱殼體時是采用下一組軸承孔φ100mm、φ90mm和φ80mm軸線建立測量坐標，通過在前后端面上采點計算它們之間垂直度與平行度的具體測量值（見表1）。

圖1 傳動箱殼體

表1 工件工藝要求及三坐標實測結(jié)果 （單位：mm）

1. 機床工作原理和加工誤差的分析

機床的工作原理：該機床結(jié)構(gòu)為動柱式，主軸箱在Y軸滑臺上做上下移動，Y軸立柱在Z軸滑臺上前后移動，B軸旋轉(zhuǎn)工作臺安裝在X軸滑臺上做左右運動（見圖2）。

加工工藝過程兩組軸承孔為Z軸前后移動B軸工作臺回轉(zhuǎn)調(diào)頭鏜孔，前后兩端面為主軸在臥式狀態(tài)下由Y軸和X軸插補運動銑削加工而成的。根據(jù)工件的加工誤差和三坐標測量結(jié)果進一步對此機床結(jié)構(gòu)進行分析，Y軸立柱在Z軸底座上運動，φ100mm、φ90mm和φ80mm軸線與前端面的垂直度超差，前后端面與底面分動箱安裝面垂直度超差。由此可以判斷：

（1）B軸工作臺面與Z軸移動平行度超差。

（2）Z軸與X軸垂直度超差。

（3）Y軸與Z軸垂直度超差。

2. 檢查機床機械幾何精度

檢測精度的常用工具有精密方尺、精密方箱、高精度主軸心棒及百分表桿磁力座等。

圖2 機床機構(gòu)示意圖

（1）主軸精度的檢測：①選用高精度主軸心棒及百分表桿磁力座。②主軸上安裝高精度主軸心棒，百分表桿磁力座安裝在B軸工作臺面上，百分表微量壓在主軸心棒上。移動Z軸檢驗側(cè)母數(shù)值0.02mm/300mm和上母線數(shù)值0.01mm/300mm，符合標準。③靠近主軸端取一點檢驗主軸徑向跳動數(shù)值0.01mm，符合標準。取離主軸端300mm處，檢驗徑向跳動數(shù)值0.02m m，符合標準。④由于上母線數(shù)符合標準，由此可判斷主軸精度合格。

（2）B軸工作臺與Z軸平行度的檢測：①工作臺表面清理干凈，油石打磨去掉毛刺。②在主軸上裝檢驗心棒，將百分表座吸在心軸上。③將表針微量壓住工作臺表面，百分表架在主軸頭上測工作臺面，X軸移動工作臺面，偏移數(shù)值（0～0.02mm/500mm），平行度符合要求。④B軸旋轉(zhuǎn)180°再測X軸移動工作臺面，偏移數(shù)值（0～0.02m m/500m m）。平行度符合要求。⑤Z 軸移動工作臺面，偏移數(shù)值（0～0.08mm/500mm），平行度超差。⑥B軸旋轉(zhuǎn)180°再測Z軸移動工作臺面，偏移數(shù)值（0～0.07mm/500mm）。平行度超差基本一致。⑦由以上檢測數(shù)據(jù)可以判斷主軸與工作臺在Z軸方向超差。

（3）Z軸與X軸垂直度的檢測：①將方尺沿X軸方向平放在工作臺面上。②先將百分表加在主軸心棒上，沿Z方向壓在方尺上表面，移動X軸400mm，記錄百分表的變化值，根據(jù)變化值找正Z向的方尺。③然后再將百分表沿X方向壓在方尺側(cè)面，在方尺范圍內(nèi)移動Z軸，測量表針400m m長的最大變化值0.07mm，就是X軸與Z軸的垂直度超差值0.07mm。④可根據(jù)百分表沿X方向的變化值，來判斷X軸與Z軸的偏移角度。

（4）Y 軸與Z 軸垂直度檢測：①將方尺沿Z軸方向豎直放置在工作臺面上。②先將百分表加在主軸檢棒，沿Y方向壓在方尺上表面，移動Z軸，在全長400m m范圍，記錄表針的變化值，根據(jù)變化值找正Z 向的方尺（可通過塞尺的放在方尺下端來解決找正的問題）。③再將百分表沿Z 方向壓在方尺側(cè)面，在方尺范圍內(nèi)移動Y軸，測量表針400m m長的最大變化值0.08mm，就是X軸與Z軸的垂直度超差值0.08mm。④可根據(jù)百分表沿Y方向的變化值，來判斷X軸與Z軸的偏移角度。

3. 機床機械幾何精度調(diào)整

（1）Y軸與Z軸垂直度和Z軸與X軸垂直度的調(diào)整：為避免重復調(diào)整帶來的誤差和不便，Y軸與Z軸垂直度和Z軸與X軸垂直度可以同時進行調(diào)整。首先對Z軸與X軸垂直度的調(diào)整。然后對Y軸與Z軸垂直度調(diào)整，最后同時進行檢測。①調(diào)整X軸與Z軸的鑲條，消除鑲條間隙。②根據(jù)誤差值壓表的方向，判斷出Z軸相對于X軸垂直度的偏斜方向。③將Z軸地腳螺栓的緊固螺母松開，根據(jù)Z軸與X軸的偏斜方向，在Z軸后部水平位置的垂直方向找一支點，放置螺紋千斤頂。④頂緊千斤頂，觀察百分表的讀數(shù)變化，在方尺壓表的范圍內(nèi)移動X軸，計算垂直度的差值。重復以上動作直到滿足0.02mm/400mm要求為止。⑤調(diào)整X軸與Z軸的鑲條，消除鑲條間隙。⑥打開Z軸前后護罩，根據(jù)立柱傾斜方向，將需要頂起的一側(cè)導軌前后壓板松開，將導軌支撐塊的緊固螺釘松開。⑦將調(diào)整的一側(cè)前后導軌支撐塊的斜鐵通過調(diào)整螺釘往里壓，從而使這一側(cè)的立柱往上起，通過百分表的表針變化來判斷調(diào)整量是否符合要求。⑧重復檢驗步驟或調(diào)整步驟，直到滿足0.02mm/400mm允差要求。⑨將Z軸地腳螺栓緊固后，再次檢驗X、Z垂直度，確信無誤后再安裝防護裝置。

（2）B 軸 工 作 臺 與Z 軸 平行度的調(diào)整步驟：工作臺面與X、Z 坐標軸的平行度要求是0.02mm/500mm。但是由于導軌在不同部位的磨損程度不同，所以單純地去調(diào)整基座或者去墊襯工作臺是達不到預期效果的，需兩者結(jié)合起來調(diào)整，步驟如下：①在主軸上裝400mm長的檢驗心軸，將百分表座吸在心軸上。②將表針微量壓住工作臺表面，不超過0.20mm。③檢驗主軸沿Z軸方向移動對工作臺的平行度。在工作臺的800mm范圍內(nèi)X方向上分左中右3個部位進行檢驗，移動Z軸分別對3個部位進行檢驗。④調(diào)整X軸基座，先松開地腳鎖緊螺釘，根據(jù)X方向工作臺不同位置檢驗的結(jié)果，上調(diào)或下調(diào)具體的地腳螺釘，其目的是經(jīng)調(diào)整后要將這3個位置測得的Z與工作臺的平行度結(jié)果一致。記錄檢驗的誤差值。⑤同樣X軸移動時檢驗主軸對工作臺的平行度。在工作臺800mm范圍內(nèi)Z方向分3個部位，移動X軸分別對3個部位進行檢驗。⑥根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整X軸基座，經(jīng)調(diào)整后將這3個位置測得的X與工作臺的平行度基本保持一致。注意調(diào)整時兼顧保持Z與工作臺的平行度基本不變。記錄誤差值。以上調(diào)整完成以后，即可保證工作臺在不同部位與Z、X平行度的一致性。⑦將工作臺固定螺釘拆掉，安裝起吊環(huán)，起吊至500mm左右的高度。⑧清理工作臺底面及工作臺安裝臺面，油石打磨毛刺。⑨根據(jù)先前調(diào)整測量結(jié)果在Z、X平行度誤差值，確定墊襯部位和需墊襯的尺寸。⑩剪切所需尺寸的銅皮放入確定的部位，落下工作臺，壓緊固定螺釘。?計算的數(shù)值在實際操作中可能存在誤差，重復以上檢驗步驟，或進行數(shù)次微量調(diào)整，直到滿足0.02mm/500mm的允差值。

4. 試加工

裝上零件，開機試加工后，三坐標分別對3個工件進行精度測量：上一組軸承φ 1 1 0 m m、φ 90m m和φ 85m m，與下一組軸承孔φ100mm、φ90mm和φ80mm之間的軸線平行度，前端面與下一組軸承孔φ 100mm、φ 90mm和φ80mm軸線之間的垂直度和前后端面之間的平行度。表2所列為三坐標分別對3個工件進行精度測量的結(jié)果。

5. 結(jié)語

以上對工作中遇到的臥式加工中心在加工箱體類零件時產(chǎn)生加工誤差進行了分析，對解決措施進行了簡要的梳理。在不同的臥式加工中心產(chǎn)生相同或類似的加工誤差時，應根據(jù)該機床結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)生誤差的原因，具體問題解決要根據(jù)機床結(jié)構(gòu)和加工的工藝方法來考慮相適應解決方法。文中如有不妥之處，請給予賜教。

表2 工件工藝要求及三坐標實測結(jié)果 （單位：mm）

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