可調式同心檢棒的設計

白連杰

(蘇州江源精密機械有限公司，江蘇蘇州 215143)

隨著數控機床工作精度要求的不斷提高，高精度機床的安裝精度必然也隨之提高，滾珠絲杠副傳動結構的安裝精度的高精度化成為發展的必然趨勢。滾珠絲杠副的典型結構一般是由兩端支承軸承座及中間絲母座組成。滾珠絲杠結構如圖1所示。

在機床裝配滾珠絲杠過程中，滾絲絲杠的3個支承孔的同軸度檢測調整時，一般是在各基準孔中安裝同心檢套和同心檢棒的方法進行檢測和調整，俗稱號三點。其工藝操作步驟是首先將兩軸承座和絲母座內穿入同心檢套和同心檢棒，然后找正絲母座與機床導向導軌的平行度，接著按絲母座位置，調整兩軸承座與絲母座的同軸度，其安裝工藝示意圖如圖2所示。

這種調整三支承孔同軸度的方法在各種機床的裝配過程中應用較普遍，但同心檢棒、同心檢套、各零件孔均存在不可消除的制造間隙誤差，其實際測量結果與理論值有一定的誤差。例如:軸承座孔φ100H6、檢套外圓 φ100g5、檢套內孔 φ40H6、檢棒外圓 φ40g5，三件組合后其同心檢棒實際軸線與理想軸線高度誤差值最大相差0.044 mm，這樣往往使安裝后的支承軸承孔和絲母座孔的同軸度誤差較大，造成絲杠撓度增大、徑向偏置載荷增加、引起絲杠軸系各環節的溫度升高、熱變形變大和傳動扭矩增大等一系列嚴重后果。如果針對同一基本尺寸孔而制造多種規格的檢套來適應其公差變化值，其工裝成本會大大提高，同時該方法也存在著檢具的迫裝以及檢具損壞后不可修復后再用的缺點，因此采用同心檢棒與同心檢套配合的找正方法進行滾珠絲杠副的安裝已不符合機床的高精度要求。我們需要尋找一種更科學合理的安裝調試方法。

1 工藝要求

新的安裝工藝方法應具有以下幾點以解決原裝配工藝方法的不足:(1)直徑尺寸可調節，能夠有效消除裝配間隙，保證測量精度。(2)損壞后可修復，可以重新使用，以節約成本。(3)拆裝方便，不存在敲擊等野蠻操作現象。(4)生產成本要低于原檢具成本。

2 設計思路

根據軸承座和絲母座的結構特點，無論是直通孔和有臺階的，無論是以孔定位或孔、面定位的，所設計的工裝均能滿足安裝精度要求。

對于絲母座，它的安裝基準一般是以安裝孔和端面為基準面定位的，其中為防止安裝孔與垂直端面因加工不垂直所產生裝配誤差，孔的長度一般較短，所以設計成以端面和安裝孔定位為主的檢具。軸承座一般是以軸承孔定位的。綜合考慮，將可調式檢棒設計成既可以孔定位測量的環節，同時也可以端面和孔定位的環節，所以設計如圖3結構所示。

當檢測以孔和端面定位的結構時(如圖3所示)，將定位套4止口端面與檢測軸承座3的定位面相貼合，安裝基準端面的結合處無間隙，旋擰滾花螺母1，通過預緊隔套6和2，使檢棒5軸向移動，達到在圓周均布的等長度的標準桿7在徑向等距離外擴，則檢棒5的軸線逐漸與安裝孔的中心軸線趨向重合，直至標準桿7的球形端頭與軸承座3孔壁、標準桿7另一球形端頭與檢棒5錐面都達到無間隙配合狀態，檢具安裝完成，就可以進行軸線的測量了。

當以兩孔定位時(如圖4所示)，使定位套4與軸承座3的端面保證一定的間隙量，以避免因端面與安裝孔軸線不垂直而引起的安裝誤差。將檢棒5向左移動，使標準桿8向外伸出與軸承座3孔壁接觸支撐起檢棒5，使檢棒5不再作軸向移動，此時旋擰滾花螺母1，通過預緊隔套6，使定位套2作軸向移動，同時促使圓周均布的標準桿7在沿安裝孔徑向移動，直至標準桿7、8的球形端頭與軸承座3孔壁、檢棒錐面都達到無間隙配合狀態，最終達到檢棒5的軸線逐漸與軸承座3安裝孔的中心軸線趨向重合，檢具安裝完成，就可以進行軸線的測量了。在操作前要注意的是:標準桿7和8應根據孔徑的大小進行選取，因為軸承的外徑尺寸和滾珠絲杠絲母的外徑尺寸是有規律的，所以測量桿應根據產品零件常用孔徑尺寸進行系列化設計。

3 結構原理

標準桿因檢棒(其定位面為1∶50錐面)的軸向移動而隨著其球形端頭與檢棒接觸截面直徑擴大而向四周等距離移動達到標準桿的球頭與孔徑達到無間隙接觸，從而達到孔與可調檢棒組件的無間隙定位。同時，檢棒的軸向中心線與軸承座孔的中心線相重合，達到了同軸度檢測目的。

4 使用方法及說明

將檢棒中間設計成有一段1:50錐度的定位用外圓錐面;在定位套上有不少于3個圓周均布的徑向孔，而徑向孔與標準桿的圓柱面有0.01 mm的配合間隙，同時定位套與檢棒均有配合間隙為0.02 mm的起導向和定位作用的圓柱面。各標準桿與軸承座孔或絲母座孔的無間隙配合是通過檢棒或定位套軸向移動，使標準桿因檢棒的錐面擠壓而向外等距離伸出達到檢棒、標準桿、孔壁三者之間無間隙接觸，以達到檢棒軸線與被檢測件孔軸線的重合，建立理想的檢測基準。

5 結語

此可調式檢棒結構組件及使用方法可以有效消除檢具和零件的制造誤差而引起的測量誤差，使檢具軸線與安裝孔軸線的最終重合，提高測量準確性。可調式同心檢棒的使用是一種新型的同軸度檢測工藝方法，該結構和工藝已獲得實用新型發明專利ZL201220299295.3和發明專利申請號201210210610.5(已公開)，通過標準化設計可以在裝配調試過程中推廣和應用。