并聯(lián)機(jī)床核心模塊致動器部件裝配方法的研究

孔令義 劉國清 于建龍

（哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040）

并聯(lián)加工中心核心模塊的主要結(jié)構(gòu)如圖1，由3個致動器部件（以下簡稱致動器）、1個旋轉(zhuǎn)四軸部件和1個旋轉(zhuǎn)五軸部件組合而成。按照實(shí)軸角度來講，每個致動器不可以單獨(dú)運(yùn)動，只能一起聯(lián)動，也就是說3個致動器必須一起運(yùn)動才能完成一個動作，而四軸和五軸則可以單獨(dú)運(yùn)動，不受3個致動器的約束。由此可以看出，此結(jié)構(gòu)是一個混聯(lián)機(jī)床，既是串聯(lián)機(jī)床（四、五軸部分），又是并聯(lián)機(jī)床（致動器部分）。而在整臺加工中心中，重中之重是3個致動器，它們的精度直接影響著整臺機(jī)床的精度。下面就核心模塊中致動器的裝配方法進(jìn)行一下簡單論述。

1 致動器的基本結(jié)構(gòu)

如圖2所示，致動器由基體1、上殼體2、電動機(jī)座3、絲杠4、內(nèi)關(guān)節(jié)5及直線導(dǎo)軌6等主要零件組合而成。其中電動機(jī)安裝在上殼體2內(nèi)，電動機(jī)的輸出端與絲杠4一端由聯(lián)軸器連接，此部分在電動機(jī)座3內(nèi);絲母與內(nèi)關(guān)節(jié)5配合連接。其運(yùn)動原理為:電動機(jī)旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)軸器帶動絲杠4旋轉(zhuǎn)，絲杠4通過絲母帶動內(nèi)關(guān)節(jié)5在直線導(dǎo)軌6上作直線運(yùn)動，也就是說電動機(jī)通過正反轉(zhuǎn)就可以控制內(nèi)關(guān)節(jié)5在直線導(dǎo)軌6上作往復(fù)直線運(yùn)動。那么電氣系統(tǒng)可以通過電動機(jī)尾部的編碼器來計(jì)算出電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，從而推算出內(nèi)關(guān)節(jié)5實(shí)際的位移;但為了提高機(jī)床的整體精度，在內(nèi)關(guān)節(jié)下面安裝了光柵，通過光柵的測量來反饋給系統(tǒng)，以補(bǔ)償電動機(jī)因丟轉(zhuǎn)而帶來的誤差。

2 在裝配中遇到的問題及解決方案

經(jīng)過幾次反復(fù)裝配，發(fā)現(xiàn)還有很多問題直接影響到機(jī)床的裝配精度。以下是我們在裝配中發(fā)現(xiàn)的幾個問題，通過與裝配人員的探討，提出了解決方案，并在實(shí)際裝配中得到了驗(yàn)證，證明方案是正確的。

2.1 基體的平面度

2.1.1 改進(jìn)前

如圖3所示，按照設(shè)計(jì)要求致動器基體的上表面的平面度為0.02 mm，由于整個基體的長度為1 700 mm，屬于細(xì)長型結(jié)構(gòu)，所以平面度不容易達(dá)到要求。按我公司的加工條件只能使用導(dǎo)軌磨床來加工，其裝夾方式是把基體2整體放在平臺3上，尾部用壓板壓住，前端用兩個千斤頂支在螺紋孔中，只控制上下方向一個自由度，然后導(dǎo)軌磨床前后磨削被加工表面（如圖3）。這種加工方法使基體在磨削過程中由于砂輪磨削力的作用而彈性變形，磨后的基體表面出現(xiàn)中間凹兩邊凸的現(xiàn)象。經(jīng)過檢測平面度超過0.10 mm，不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)過反復(fù)琢磨和驗(yàn)證，決定采用下面的改進(jìn)工藝方法。

2.1.2 改進(jìn)后

如圖4所示，為了避免上述情況的發(fā)生，在基體斜面的底下用螺釘連接2個支撐塊，而基體尾部依然用壓板壓住。這樣基體與2個支撐塊就可以視為一個整體工件，那么加工這樣一個工件對于導(dǎo)軌磨床來說就不存在變形的問題，可以保證其上平面的平面度要求。當(dāng)加工完后再把支撐塊從基體上拆卸下來，這樣上述問題就迎刃而解了。

2.2 絲杠軸心線與導(dǎo)軌的平行度

設(shè)計(jì)要求致動器部件裝配后絲杠線心線與主導(dǎo)軌的平行度不大于0.02 mm，如圖5所示，這就對致動器部件及各個零件的檢測、裝配方法有了更高的要求。如果僅在裝配過程中邊檢測邊裝配，一是比較麻煩，裝配人員掌握不好裝配的尺度;二是因?yàn)榻z杠很長，本身較軟，遇到外力的作用時容易產(chǎn)生彈性變形，而我們檢測時只能以它為被測對象，因此可能會出現(xiàn)因絲杠彈性變形而產(chǎn)生的測量誤差（例如內(nèi)關(guān)節(jié)和電動機(jī)座的中心不在一條直線上）。為了避免這種情況出現(xiàn)，我們采用把檢測基準(zhǔn)——絲杠中心移到外側(cè)，并用心棒代替絲杠的方法進(jìn)行檢測和裝配，經(jīng)過實(shí)踐證明是可行的，具體方法如下:

2.2.1 檢測零件，轉(zhuǎn)移基準(zhǔn)（如圖6）

（1）內(nèi)關(guān)節(jié)

用3個千斤頂把內(nèi)關(guān)節(jié)1支在平臺上，用指示表把內(nèi)關(guān)節(jié)1的基準(zhǔn)面（與滑塊的配合面）調(diào)成與平臺平行，由于基準(zhǔn)面與心棒有平行度要求，故此時測量尺寸A和B并把數(shù)值和位置記錄下來。

（2）電動機(jī)座

用3個千斤頂把電動機(jī)座2支在平臺上，用指示表把電動機(jī)座2的基準(zhǔn)面（與致動器的配合面）調(diào)成與平臺垂直，由于基準(zhǔn)面與心棒有平行度要求，故此時測量尺寸C和D并把數(shù)值和位置記錄下來。

2.2.2 根據(jù)轉(zhuǎn)移的基準(zhǔn)進(jìn)行部件裝配

首先把內(nèi)關(guān)節(jié)3、電動機(jī)座5及絲杠4、主導(dǎo)軌1、副導(dǎo)軌2用螺釘組裝上。其中內(nèi)關(guān)節(jié)3的基準(zhǔn)面要與滑塊靠緊無間隙，電動機(jī)座5與致動器的連接先不要旋緊。然后用3個千斤頂把致動器支在平臺上，用指示表把主導(dǎo)軌1側(cè)面調(diào)成與平臺平行，把兩導(dǎo)軌上表面形成的平面調(diào)成與平臺垂直（如圖5所示）。下面就可以安裝電動機(jī)座5了;微調(diào)電動機(jī)座5的安裝位置并同時用指示表測量，使得:此時3點(diǎn)和4點(diǎn)與平臺的高度差=C－D;2點(diǎn)和3點(diǎn)與平臺的高度差=B－C。達(dá)到此要求后把螺釘一一旋緊，注意指示表不能有變化。這樣安裝完畢，可以保證電動機(jī)座5和內(nèi)關(guān)節(jié)3的中心在同一條直線上并與絲杠同軸。

3 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)踐裝配證明，此工藝方法簡單實(shí)用，而且保證了裝配精度，為整個核心模塊的裝配打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如今，經(jīng)過幾個月的精心裝配，整個并聯(lián)機(jī)床已經(jīng)裝配完畢，經(jīng)過檢驗(yàn)已達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并開始試加工工件，結(jié)果還是令人滿意的。通過這次工藝改進(jìn)試驗(yàn)，使我們更有信心，只要敢于思索，就可以從實(shí)踐中得出先進(jìn)的技術(shù)，從而為生產(chǎn)、裝配更好地服務(wù)。