臥式加工中心加工誤差與機(jī)械精度的調(diào)整

■中國一拖集團(tuán)有限公司第三裝配廠 （河南洛陽 471004）

王雷飛 段松松 常超杰

我單位引進(jìn)了3 臺(tái)意大利MAN DELL I 公司生產(chǎn)的REG ENGT 1200 U 型主軸立臥轉(zhuǎn)換式、 雙交換工作臺(tái)（800mm×800mm）萬能式加工中心，用于拖拉機(jī)箱體上的軸承孔、各前后端面及定位銷孔的精加工，箱體的主要關(guān)鍵尺寸及各項(xiàng)精度主要由大型臥式加工中心來保證，進(jìn)而保證整車裝配的質(zhì)量。3臺(tái)設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中，使用頻率高、維護(hù)與保養(yǎng)不及時(shí)和生產(chǎn)環(huán)境等因素，造成幾何精度值下降，導(dǎo)致很多生產(chǎn)的殼體零件的質(zhì)量不合格，以至于返修和報(bào)廢?，F(xiàn)就實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題及解決方案進(jìn)行論述。

在加工傳動(dòng)箱殼體內(nèi)腔的兩組軸承孔中心軸線與前后端面垂直度超差，前后端面與底面分動(dòng)箱安裝面垂直度超差（見圖1）。

圖1中，上一組軸承孔分別為φ110mm、φ90mm和φ85mm，下一組軸承孔φ100mm、φ90mm和φ 80mm。三坐標(biāo)在測(cè)量傳動(dòng)箱殼體時(shí)是采用下一組軸承孔φ100mm、φ90mm和φ80mm軸線建立測(cè)量坐標(biāo)，通過在前后端面上采點(diǎn)計(jì)算它們之間垂直度與平行度的具體測(cè)量值（見表1）。

圖1 傳動(dòng)箱殼體

表1 工件工藝要求及三坐標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果 （單位：mm）

1. 機(jī)床工作原理和加工誤差的分析

機(jī)床的工作原理：該機(jī)床結(jié)構(gòu)為動(dòng)柱式，主軸箱在Y軸滑臺(tái)上做上下移動(dòng)，Y軸立柱在Z軸滑臺(tái)上前后移動(dòng)，B軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝在X軸滑臺(tái)上做左右運(yùn)動(dòng)（見圖2）。

加工工藝過程兩組軸承孔為Z軸前后移動(dòng)B軸工作臺(tái)回轉(zhuǎn)調(diào)頭鏜孔，前后兩端面為主軸在臥式狀態(tài)下由Y軸和X軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)銑削加工而成的。根據(jù)工件的加工誤差和三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果進(jìn)一步對(duì)此機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，Y軸立柱在Z軸底座上運(yùn)動(dòng)，φ100mm、φ90mm和φ80mm軸線與前端面的垂直度超差，前后端面與底面分動(dòng)箱安裝面垂直度超差。由此可以判斷：

（1）B軸工作臺(tái)面與Z軸移動(dòng)平行度超差。

（2）Z軸與X軸垂直度超差。

（3）Y軸與Z軸垂直度超差。

2. 檢查機(jī)床機(jī)械幾何精度

檢測(cè)精度的常用工具有精密方尺、精密方箱、高精度主軸心棒及百分表?xiàng)U磁力座等。

圖2 機(jī)床機(jī)構(gòu)示意圖

（1）主軸精度的檢測(cè)：①選用高精度主軸心棒及百分表?xiàng)U磁力座。②主軸上安裝高精度主軸心棒，百分表?xiàng)U磁力座安裝在B軸工作臺(tái)面上，百分表微量壓在主軸心棒上。移動(dòng)Z軸檢驗(yàn)側(cè)母數(shù)值0.02mm/300mm和上母線數(shù)值0.01mm/300mm，符合標(biāo)準(zhǔn)。③靠近主軸端取一點(diǎn)檢驗(yàn)主軸徑向跳動(dòng)數(shù)值0.01mm，符合標(biāo)準(zhǔn)。取離主軸端300mm處，檢驗(yàn)徑向跳動(dòng)數(shù)值0.02m m，符合標(biāo)準(zhǔn)。④由于上母線數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，由此可判斷主軸精度合格。

（2）B軸工作臺(tái)與Z軸平行度的檢測(cè)：①工作臺(tái)表面清理干凈，油石打磨去掉毛刺。②在主軸上裝檢驗(yàn)心棒，將百分表座吸在心軸上。③將表針微量壓住工作臺(tái)表面，百分表架在主軸頭上測(cè)工作臺(tái)面，X軸移動(dòng)工作臺(tái)面，偏移數(shù)值（0～0.02mm/500mm），平行度符合要求。④B軸旋轉(zhuǎn)180°再測(cè)X軸移動(dòng)工作臺(tái)面，偏移數(shù)值（0～0.02m m/500m m）。平行度符合要求。⑤Z 軸移動(dòng)工作臺(tái)面，偏移數(shù)值（0～0.08mm/500mm），平行度超差。⑥B軸旋轉(zhuǎn)180°再測(cè)Z軸移動(dòng)工作臺(tái)面，偏移數(shù)值（0～0.07mm/500mm）。平行度超差基本一致。⑦由以上檢測(cè)數(shù)據(jù)可以判斷主軸與工作臺(tái)在Z軸方向超差。

（3）Z軸與X軸垂直度的檢測(cè)：①將方尺沿X軸方向平放在工作臺(tái)面上。②先將百分表加在主軸心棒上，沿Z方向壓在方尺上表面，移動(dòng)X軸400mm，記錄百分表的變化值，根據(jù)變化值找正Z向的方尺。③然后再將百分表沿X方向壓在方尺側(cè)面，在方尺范圍內(nèi)移動(dòng)Z軸，測(cè)量表針400m m長的最大變化值0.07mm，就是X軸與Z軸的垂直度超差值0.07mm。④可根據(jù)百分表沿X方向的變化值，來判斷X軸與Z軸的偏移角度。

（4）Y 軸與Z 軸垂直度檢測(cè)：①將方尺沿Z軸方向豎直放置在工作臺(tái)面上。②先將百分表加在主軸檢棒，沿Y方向壓在方尺上表面，移動(dòng)Z軸，在全長400m m范圍，記錄表針的變化值，根據(jù)變化值找正Z 向的方尺（可通過塞尺的放在方尺下端來解決找正的問題）。③再將百分表沿Z 方向壓在方尺側(cè)面，在方尺范圍內(nèi)移動(dòng)Y軸，測(cè)量表針400m m長的最大變化值0.08mm，就是X軸與Z軸的垂直度超差值0.08mm。④可根據(jù)百分表沿Y方向的變化值，來判斷X軸與Z軸的偏移角度。

3. 機(jī)床機(jī)械幾何精度調(diào)整

（1）Y軸與Z軸垂直度和Z軸與X軸垂直度的調(diào)整：為避免重復(fù)調(diào)整帶來的誤差和不便，Y軸與Z軸垂直度和Z軸與X軸垂直度可以同時(shí)進(jìn)行調(diào)整。首先對(duì)Z軸與X軸垂直度的調(diào)整。然后對(duì)Y軸與Z軸垂直度調(diào)整，最后同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。①調(diào)整X軸與Z軸的鑲條，消除鑲條間隙。②根據(jù)誤差值壓表的方向，判斷出Z軸相對(duì)于X軸垂直度的偏斜方向。③將Z軸地腳螺栓的緊固螺母松開，根據(jù)Z軸與X軸的偏斜方向，在Z軸后部水平位置的垂直方向找一支點(diǎn)，放置螺紋千斤頂。④頂緊千斤頂，觀察百分表的讀數(shù)變化，在方尺壓表的范圍內(nèi)移動(dòng)X軸，計(jì)算垂直度的差值。重復(fù)以上動(dòng)作直到滿足0.02mm/400mm要求為止。⑤調(diào)整X軸與Z軸的鑲條，消除鑲條間隙。⑥打開Z軸前后護(hù)罩，根據(jù)立柱傾斜方向，將需要頂起的一側(cè)導(dǎo)軌前后壓板松開，將導(dǎo)軌支撐塊的緊固螺釘松開。⑦將調(diào)整的一側(cè)前后導(dǎo)軌支撐塊的斜鐵通過調(diào)整螺釘往里壓，從而使這一側(cè)的立柱往上起，通過百分表的表針變化來判斷調(diào)整量是否符合要求。⑧重復(fù)檢驗(yàn)步驟或調(diào)整步驟，直到滿足0.02mm/400mm允差要求。⑨將Z軸地腳螺栓緊固后，再次檢驗(yàn)X、Z垂直度，確信無誤后再安裝防護(hù)裝置。

（2）B 軸 工 作 臺(tái) 與Z 軸 平行度的調(diào)整步驟：工作臺(tái)面與X、Z 坐標(biāo)軸的平行度要求是0.02mm/500mm。但是由于導(dǎo)軌在不同部位的磨損程度不同，所以單純地去調(diào)整基座或者去墊襯工作臺(tái)是達(dá)不到預(yù)期效果的，需兩者結(jié)合起來調(diào)整，步驟如下：①在主軸上裝400mm長的檢驗(yàn)心軸，將百分表座吸在心軸上。②將表針微量壓住工作臺(tái)表面，不超過0.20mm。③檢驗(yàn)主軸沿Z軸方向移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)的平行度。在工作臺(tái)的800mm范圍內(nèi)X方向上分左中右3個(gè)部位進(jìn)行檢驗(yàn)，移動(dòng)Z軸分別對(duì)3個(gè)部位進(jìn)行檢驗(yàn)。④調(diào)整X軸基座，先松開地腳鎖緊螺釘，根據(jù)X方向工作臺(tái)不同位置檢驗(yàn)的結(jié)果，上調(diào)或下調(diào)具體的地腳螺釘，其目的是經(jīng)調(diào)整后要將這3個(gè)位置測(cè)得的Z與工作臺(tái)的平行度結(jié)果一致。記錄檢驗(yàn)的誤差值。⑤同樣X軸移動(dòng)時(shí)檢驗(yàn)主軸對(duì)工作臺(tái)的平行度。在工作臺(tái)800mm范圍內(nèi)Z方向分3個(gè)部位，移動(dòng)X軸分別對(duì)3個(gè)部位進(jìn)行檢驗(yàn)。⑥根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整X軸基座，經(jīng)調(diào)整后將這3個(gè)位置測(cè)得的X與工作臺(tái)的平行度基本保持一致。注意調(diào)整時(shí)兼顧保持Z與工作臺(tái)的平行度基本不變。記錄誤差值。以上調(diào)整完成以后，即可保證工作臺(tái)在不同部位與Z、X平行度的一致性。⑦將工作臺(tái)固定螺釘拆掉，安裝起吊環(huán)，起吊至500mm左右的高度。⑧清理工作臺(tái)底面及工作臺(tái)安裝臺(tái)面，油石打磨毛刺。⑨根據(jù)先前調(diào)整測(cè)量結(jié)果在Z、X平行度誤差值，確定墊襯部位和需墊襯的尺寸。⑩剪切所需尺寸的銅皮放入確定的部位，落下工作臺(tái)，壓緊固定螺釘。?計(jì)算的數(shù)值在實(shí)際操作中可能存在誤差，重復(fù)以上檢驗(yàn)步驟，或進(jìn)行數(shù)次微量調(diào)整，直到滿足0.02mm/500mm的允差值。

4. 試加工

裝上零件，開機(jī)試加工后，三坐標(biāo)分別對(duì)3個(gè)工件進(jìn)行精度測(cè)量：上一組軸承φ 1 1 0 m m、φ 90m m和φ 85m m，與下一組軸承孔φ100mm、φ90mm和φ80mm之間的軸線平行度，前端面與下一組軸承孔φ 100mm、φ 90mm和φ80mm軸線之間的垂直度和前后端面之間的平行度。表2所列為三坐標(biāo)分別對(duì)3個(gè)工件進(jìn)行精度測(cè)量的結(jié)果。

5. 結(jié)語

以上對(duì)工作中遇到的臥式加工中心在加工箱體類零件時(shí)產(chǎn)生加工誤差進(jìn)行了分析，對(duì)解決措施進(jìn)行了簡要的梳理。在不同的臥式加工中心產(chǎn)生相同或類似的加工誤差時(shí)，應(yīng)根據(jù)該機(jī)床結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)生誤差的原因，具體問題解決要根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和加工的工藝方法來考慮相適應(yīng)解決方法。文中如有不妥之處，請(qǐng)給予賜教。

表2 工件工藝要求及三坐標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果 （單位：mm）

[1] 俞立鈞.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及應(yīng)用[S]. 上海：上海大學(xué)出版社，2006：48-54.

[2] 王選逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)[S]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：34-39.

[3] 左文剛. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床全過程維修[S]. 北京：人民郵電出版社，2008：75-89.

[4] 李登萬. 數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)技術(shù)[J]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2011（7）：115-132.