單住數控立式車床刀架精度提升方法研究

周冬

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161000）

1 概述

為了提高我公司單住立式數控車床刀架在半閉環情況下的使用精度，降低生產制造成本，減少故障環節，所以對機床1J68 刀架半閉環精度進行測試，用以檢驗刀架在半閉環情況下能否達到全閉環的使用要求，同時在此試驗機床上附帶進行靜壓導軌試驗，用以探索靜壓技術用在立式車床刀架上的應用經驗。

2 研究方法

2.1 結構改進

（1）原有滾滑結構改為靜壓導軌結構。

（2）提高斜鐵端頭調銑時垂直關系精度，如圖1 所示為正確的垂直關系，斜鐵端面與基準A 垂直，圖2 為錯誤的垂直關系，斜鐵端面與基準B垂直，實際斜鐵垂直關系如圖2 所示，這樣會導致斜鐵端頭壓塊把緊后斜鐵會產生偏轉力，增大刀架摩擦阻力。

圖1 斜鐵與壓塊把合面垂直關系示意圖

圖2 實際加工錯誤情況示意圖

（3）絲杠安裝誤差較大，通過從新裝配發現絲杠在端頭鎖緊螺母緊固后會出現彎曲現象，彎曲數值為0.2mm，如圖3 所示，在表1位置通過推表找出絲杠圓弧最高點，置0，然后將絲杠旋轉180°，百分表顯示誤差為0.2mm，表2 位置為0.07mm，表三是0.01mm，松開端頭鎖緊螺母，在按以上方法推表檢驗，發現誤差變小表1 為0.01mm，表二為0.01mm，表三為0 可以判斷是通過螺母鎖緊后導致絲杠變形，分析是在絲杠螺紋加工誤差導致及螺紋型位公差超差導致，通過調整鎖緊螺母前段調整墊（將調整墊，磨斜0.02mm），在按以上方法檢驗，發現表1 為0.05mm，表2 為0.01mm，由于絲杠在自然狀態下檢驗，絲杠自身有0.05mm 的彎曲，彎曲點接近表1位置，用鎖緊螺母無法矯正彎曲，所以認為此數值為絲杠安裝最佳狀態。

圖3 絲杠檢驗示意圖

（4）原刀架上下壓板更改結構，從新制作上，下壓蓋。

（5）對斜鐵把合方式進行改進。如圖5 所示，斜鐵2，通過檔塊3把合到轉座1 上，在安裝之前，斜鐵要經過調磨，刮研，調銑斜鐵端頭等多道加工工序，在此過程中斜鐵軟袋粘接面與端頭的垂直度，和轉座1：50 斜面與轉座端頭擋塊把合面的垂直度的角度一致性不容易保證，在機床刀架上就發現此問題，如圖7 所示，在不安裝滑枕的情況下安裝斜鐵，在擋塊3 螺釘把緊前，用千斤頂4，將斜鐵頂靠，使之與滑座貼合，0.02mm塞尺不入，然后緊固把合螺釘，撤去千斤頂4，發現四根斜鐵均下塞尺最大一個下塞尺0.7mm，最小一個下塞尺0.3mm。

圖4 轉座返修示意圖

圖5 斜鐵安裝方式示意圖

2.2 裝配過程中的關鍵環節及保障手段

（1）滑座導軌面的刮研及精度的保障示意圖。

圖6 刀架大面導軌調整涂膠示意圖

（2）斜鐵的調磨與刮研。斜鐵的軟帶粘接面經試驗室高精磨床調磨后，接觸良好，1：50 斜面由于角度誤差，基礎不良，如果通過刮研校正時間過長，使用調整工裝按斜鐵背面（1；50 處），接觸情況適當調整斜鐵角度，會大大縮短刮研周期，結構原理如圖7 所示。

圖7 斜鐵調磨工裝示意圖

在這里為了驗證斜鐵軟帶粘接導軌面，經過高精磨床調磨與刮研兩種方法在封油效果的差別，8 根斜鐵導軌面采用調磨加工方法，其他平面采用刮研工藝，由于空間狹小，刮研難度較高，制作特殊刮刀進行刮研，嚴格控制刀痕深度，保證了刮研精度但效率較低，周期較長。

（3）導軌面與檢棒平行度的測量。如圖8 所示對于平面導軌A面精度檢驗相對容易，檢驗數值也相對準確，不過也發現這種檢驗方法不能檢驗平面內四個導軌面的共面度，在此次試驗中也沒能找到更有效地方法，有待以后探索研究。

圖8 平面導軌精度檢驗示意圖

圖9 渡面導軌精度檢驗示意圖

如圖9 所示，對渡面B面的檢測難度較大，主要原因是杠桿百分表深入箱體內部過深，在看表時處于斜視狀態無法準確讀數，同時因為表座較重，表桿需要伸出較長，推表時候容易出現誤差，針對表座較重的情況，采用翻轉轉座，使渡面向下從垂直推表變成水平推表，針對讀數困難問題采用相機內部錄像，記錄推表數值的辦法，但此方法只是臨時解決方案，還帶后續研發更為準確的方法。

2.3 關鍵部件的精度檢驗

（1）由于受檢測手段限制，只對刀架絲杠兩段端跳動進行檢驗。如圖10 所示，將V型鐵置于平臺上，絲杠置于V型鐵上，推表將絲杠兩端找平，然后檢驗絲杠與平臺的平行度，每檢驗一次數據后將絲杠旋轉90 度，旋轉4 次，發現在絲杠趨近電機安裝位置處，存在0.05mm的跳動量，即絲杠存在彎曲現象。

圖10 絲杠檢驗示意圖

（2）刮研精度檢驗。制作25X25 的方形檢驗卡，檢驗刮研精度，引入氣源連接在導軌面潤滑油入口處，通過空氣加壓，檢驗有無明顯泄露部位，通過觀察氣動壓力表數值，檢驗各導軌面在相同氣壓和流量條件下的壓力保持性，由于沒有有效監測空氣流量裝置，所以未對每個靜壓腔空氣流量的一置性進行檢驗（由于缺少試驗驗證所以不能說壓力不同的導軌面加工精度存在差異，此種檢驗方法有待后續專門實驗驗證）。

綜上所述，本次試驗實現了提高機床半閉環精度，取代全閉環使用的目的，節約了成本，降低了輔助環節，對減少故障率有一定幫助，靜壓結構在刀架上的應用，提高了機床刀架靈敏度，改善了潤滑狀態，同時由于不在使用滾動導軌塊，降低了生產成本，和用戶維護成本。