立式加工中心直線導(dǎo)軌裝配工藝方法研究

王慶博

摘 要：直線導(dǎo)軌是機(jī)床的主要移動部件，所以安裝精度和精度穩(wěn)定性是關(guān)鍵。在目前的安裝工藝中，沒有詳細(xì)的直線導(dǎo)軌安裝規(guī)程。所以本章節(jié)通過研究導(dǎo)軌安裝方法和裝配精度測量方法，并利用拉依達(dá)準(zhǔn)則數(shù)據(jù)處理方法、角度偏差計算等方法，提升導(dǎo)軌的裝配精度和裝配效率以及導(dǎo)軌精度穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：直線導(dǎo)軌；裝配工藝；導(dǎo)軌精度

中圖分類號：TG65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 裝前準(zhǔn)備

1.1 導(dǎo)軌安裝基準(zhǔn)的分析

基準(zhǔn)側(cè)直線導(dǎo)軌的表示：

在同一平面上安裝的所有直線導(dǎo)軌標(biāo)有相同的制造編號，在制造編號之后標(biāo)有“KB”的軌道為主基準(zhǔn)直線導(dǎo)軌。在導(dǎo)軌滑塊設(shè)置有按規(guī)定的精度要求加工的基準(zhǔn)面，其可作為X軸滑板的定位基準(zhǔn)。

1.2 基準(zhǔn)面的解釋

在滾動直線導(dǎo)軌中，導(dǎo)軌滑塊的基準(zhǔn)面是標(biāo)有商標(biāo)面的相反一側(cè)，而直線軌道的基準(zhǔn)面是在標(biāo)有一根線的表面。

1.3 檢測水平的校正

用兩個等高量塊和一個滿足跨距的大理石平尺放在安裝基面上，通過電子水平儀或氣泡水平儀調(diào)試立柱水平。

2 導(dǎo)軌的裝配工藝方法研究

（1）安裝前務(wù)必清除安裝面的毛刺、打磨傷痕及污物。

（2）將導(dǎo)軌輕放在立柱導(dǎo)軌面上，保證各接合面完全靠嚴(yán)，且螺栓輕微緊固。

（3）使用扭矩扳手預(yù)緊楔形塊，如圖1所示， 按順序使直線導(dǎo)軌側(cè)基準(zhǔn)與安裝基面靠嚴(yán)，保證0.002mm塞尺不入，預(yù)緊力為標(biāo)準(zhǔn)擰緊力矩的3/4，螺栓的擰緊順序從中央位置開始向軸端部按順序擰緊，如圖2所示，這樣可獲得穩(wěn)定的精度。

（4） 同樣使用扭矩扳手，將導(dǎo)軌正面的裝配螺栓按規(guī)定的扭矩擰緊。擰緊順序同楔形塊安裝方法。

（5） 副軌道也按同樣的方法安裝，直到安裝全部完成。

（6） 將孔蓋打入裝配螺栓孔，直到與直線軌道的頂面為同一平面為止。

3 直線導(dǎo)軌裝配誤差檢測檢測工藝方法研究

3.1 影響主副導(dǎo)軌平行度因素分析

機(jī)床的直線主導(dǎo)軌與副導(dǎo)軌的平行度高低主要影響四方面：

（1）滑板在運動過程中影響X軸伺服電機(jī)的負(fù)載能力。

（2）影響X軸綜合直線度。

（3）影響X軸定位精度。

（4）影響X軸角度偏差。

3.2 主副導(dǎo)軌平行度測量方法

（1）兩直線導(dǎo)軌涉及的平行精度分別是垂直方向的平行度和水平方向的平行度。

（2）在測量X軸兩根直線導(dǎo)軌平行度時，由于導(dǎo)軌自身實際基準(zhǔn)要素存在形位誤差，因此根據(jù)裝配檢測基準(zhǔn)的建立原則，條件允許時，在兩導(dǎo)軌之外選用雙零級理石平尺定義公共基準(zhǔn)。

導(dǎo)軌平行度檢測注意的幾點原則：

①在建立公共檢測基準(zhǔn)時，須先用主導(dǎo)軌調(diào)整理石平尺。

②測量表的選用順序為：百分表調(diào)平-千分表粗檢-扭簧表測結(jié)果。

（3）主副導(dǎo)軌平行度測量誤差和數(shù)據(jù)處理

在檢測平行度誤差過程中，因存在一些誤差因素，從而產(chǎn)生了測量粗差，假設(shè)將一系列測量值中存在的壞值，篩選并刪除掉，這樣測量結(jié)果更靠近實際值。刪除看起來比較大的數(shù)據(jù)也是不合理的，不能隨意刪減，因為隨意處理數(shù)據(jù)，會影響測量結(jié)果的真實性及可靠性，并且會處理掉帶有特殊屬性的信息。在X軸的平行度測量過程中，采用拉依達(dá)法則來簡單判斷粗差和處理數(shù)據(jù)。

4 X軸角度偏差檢測

4.1 直線度與角度偏差差異分析

在日常生產(chǎn)裝配過程中，操作工人在檢測完成導(dǎo)軌直線度合格后，方認(rèn)為角度偏差即合格，經(jīng)常將其二者混淆。直線度獲得的原理是水平儀在行程內(nèi)前后位置產(chǎn)生的讀數(shù)差值結(jié)果即為直線度偏差，而角度偏差獲得的原理是電子水平儀與直線軸共同固定同時移動，在測量行程內(nèi)，根據(jù)直線軸產(chǎn)生的偏擺，從電子水平儀獲得的角度數(shù)差值。所以角度偏差是指直線導(dǎo)軌的實際曲線運動在各點的斜率，它實際上反映了直線導(dǎo)軌曲線在各點處上升下降的趨勢。單位長度里應(yīng)以角度偏差進(jìn)行考核，最終的目的是限制直線導(dǎo)軌局部位置出現(xiàn)較大的角度差，即坡度。所以不能與直線度混為一談。

4.2 角度偏差在X軸上的體現(xiàn)

角度偏差相比直線度的測量項目有所不同 ， 所測量的項目圖如圖3所示。

（a）滑板安裝完成后確認(rèn)立柱的安裝水平，將滑板推至行程的中間位置，在滑板中央放置水平儀，水平儀在縱、橫向的讀數(shù)均不超過0.04/1000。

（b）基準(zhǔn)水平儀放置在立柱上。

（c）當(dāng)X軸沿軸線方向運動一起立柱和滑板產(chǎn)生角運動時，這兩種角運動須同時記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

（d）X軸行程為650mm，為方便測量，以50mm間距為一測量點，推動滑板在13個測量位置上檢驗并記錄。

4.3 檢驗數(shù)據(jù)的處理

處理原則：記錄水平儀的讀數(shù)，例如立柱上讀數(shù)為a1（代數(shù)值），滑板上的讀數(shù)為b1（代數(shù)值）；在下一位置則記錄為a2、b2，同樣以此類推得到a3和b3…an和bn。最終計算出c1=a1-b1…cn=an-bn，計算得出n個數(shù)據(jù)，所得誤差以c1-cn中最大與最小值的差值的絕對值。

結(jié)論

直線導(dǎo)軌的安裝方法直接影響了其使用的穩(wěn)定性、可靠性和運動精度。所以本文通過研究設(shè)計一套直線導(dǎo)軌的安裝理論，并最終行成安裝規(guī)范在試制過程中指導(dǎo)生產(chǎn)，保證了導(dǎo)軌精度在實際工作中的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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