立式加工中心直線導軌裝配工藝方法研究

王慶博

摘 要：直線導軌是機床的主要移動部件，所以安裝精度和精度穩定性是關鍵。在目前的安裝工藝中，沒有詳細的直線導軌安裝規程。所以本章節通過研究導軌安裝方法和裝配精度測量方法，并利用拉依達準則數據處理方法、角度偏差計算等方法，提升導軌的裝配精度和裝配效率以及導軌精度穩定性。

關鍵詞：直線導軌；裝配工藝；導軌精度

中圖分類號：TG65 文獻標志碼：A

1 裝前準備

1.1 導軌安裝基準的分析

基準側直線導軌的表示：

在同一平面上安裝的所有直線導軌標有相同的制造編號，在制造編號之后標有“KB”的軌道為主基準直線導軌。在導軌滑塊設置有按規定的精度要求加工的基準面，其可作為X軸滑板的定位基準。

1.2 基準面的解釋

在滾動直線導軌中，導軌滑塊的基準面是標有商標面的相反一側，而直線軌道的基準面是在標有一根線的表面。

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試立柱水平。

2 導軌的裝配工藝方法研究

（1）安裝前務必清除安裝面的毛刺、打磨傷痕及污物。

（2）將導軌輕放在立柱導軌面上，保證各接合面完全靠嚴，且螺栓輕微緊固。

（3）使用扭矩扳手預緊楔形塊，如圖1所示， 按順序使直線導軌側基準與安裝基面靠嚴，保證0.002mm塞尺不入，預緊力為標準擰緊力矩的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，這樣可獲得穩定的精度。

（4） 同樣使用扭矩扳手，將導軌正面的裝配螺栓按規定的扭矩擰緊。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 直線導軌裝配誤差檢測檢測工藝方法研究

3.1 影響主副導軌平行度因素分析

機床的直線主導軌與副導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軸伺服電機的負載能力。

（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 主副導軌平行度測量方法

（1）兩直線導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軸兩根直線導軌平行度時，由于導軌自身實際基準要素存在形位誤差，因此根據裝配檢測基準的建立原則，條件允許時，在兩導軌之外選用雙零級理石平尺定義公共基準。

導軌平行度檢測注意的幾點原則：

①在建立公共檢測基準時，須先用主導軌調整理石平尺。

②測量表的選用順序為：百分表調平-千分表粗檢-扭簧表測結果。

（3）主副導軌平行度測量誤差和數據處理

在檢測平行度誤差過程中，因存在一些誤差因素，從而產生了測量粗差，假設將一系列測量值中存在的壞值，篩選并刪除掉，這樣測量結果更靠近實際值。刪除看起來比較大的數據也是不合理的，不能隨意刪減，因為隨意處理數據，會影響測量結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，采用拉依達法則來簡單判斷粗差和處理數據。

4 X軸角度偏差檢測

4.1 直線度與角度偏差差異分析

在日常生產裝配過程中，操作工人在檢測完成導軌直線度合格后，方認為角度偏差即合格，經常將其二者混淆。直線度獲得的原理是水平儀在行程內前后位置產生的讀數差值結果即為直線度偏差，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，根據直線軸產生的偏擺，從電子水平儀獲得的角度數差值。所以角度偏差是指直線導軌的實際曲線運動在各點的斜率，它實際上反映了直線導軌曲線在各點處上升下降的趨勢。單位長度里應以角度偏差進行考核，最終的目的是限制直線導軌局部位置出現較大的角度差，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

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、橫向的讀數均不超過0.04/1000。

（b）基準水平儀放置在立柱上。

（c）當X軸沿軸線方向運動一起立柱和滑板產生角運動時，這兩種角運動須同時記錄并進行數據處理。

（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 檢驗數據的處理

處理原則：記錄水平儀的讀數，例如立柱上讀數為a1（代數值），滑板上的讀數為b1（代數值）；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個數據，所得誤差以c1-cn中最大與最小值的差值的絕對值。

結論

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

參考文獻

[1] 賈敏忠.機床幾何誤差和運動誤差及其誤差補償技術[J].機械設計制造，1989（6）：33-35.

[2] 毛寬民.滾動直線導軌副可動結合部動力學[J].華中科技大學學報，2008（4）：85-88.