机床几何精度修理实操研究

吴光泉

（重庆五一高级技工学校 重庆 400042）

机床修理总体上说包括机床几何精度的修理和机床性能的修理两大方面。在机床修理过程中，属于机床几何精度的范畴主要包括：如何分析机构零件之间的尺寸关系；如何保证机床的装配精度与技术要求；如何规定零件的尺寸公差和形位公差等，它们是尺寸链关系的具体体现，会直接影响机床的加工精度和修理的经济效益。

机床是由零件组成的，只有零件之间保持正确的尺寸关系，才能实现正确的运动关系及其他功能要求。但在修理过程中，必然会存在尺寸误差与形状位置误差。因此，需要从零件尺寸与位置的变动中去分析零件之间的相互关系与相互影响。从机床的检验标准、技术要求与装配条件出发，可适当限定各零件有关尺寸与位置的变动范围，使其达到几何精度要求。这是修理尺寸链时研究的主要内容，也是通过修理提高机床几何精度的有效方法。同时，由于机床修理基本上是属于单件生产，尺寸链中各组成环是实际存在的可以精确测量的实际尺寸，可以把不需要修复的尺寸以零公差形式体现。对于固定连接在一起的几个零件，还可以当成一个尺寸来处理。最大限度地减少需要修理的尺寸数，以扩大修理尺寸的公差。

在修理机床几何精度时，根据分析后确定修理尺寸链，然后，合理地选择刮研修理基准面和修理工艺顺序，这对保证机床几何修理精度、提高修理效率有很大影响。

机床几何精度修理基准的选择方法

机床几何精度修理基准的选择，应充分分析其结构特点，理解修理尺寸链，使修理工作合理可靠。基准不变组合修理法和基准变换组合修理法是具体的两种修理方法。

（一）基准不变组合修理法

基准不变组合修理法是指在修复尺寸链的精度时，根据基准重合原则，只选用一个基准面，其他所有作用面的修理，都以此面为基准。这种修理方法可以减少基准误差，减少各组成环累积误差的影响。可以使各组成环的修理公差放大到接近封闭环的公差。如钻床主轴套筒中心线对工作台面垂直度的尺寸链，选择一个基面，各组成环的公差即可放大到与封闭环相等。按基准不变组合修理法修理机床几何精度时，选择刮研修理基准的条件主要有以下几方面：

1.选择尺寸链中没有磨损变形、具有高精度、不需要修理的主要作用面为修理基准，以避免对此基面进行不必要的修理。例如，在修复车床床身导轨面时，难免会造成床身导轨相对于主轴箱安装面在垂直平面和水平面内出现倾斜现象，造成平行度误差产生。为了保持主轴箱主轴轴线与床身导轨面平行，就要修刮主轴箱的固定结合面。这时，就是以主轴支承孔为修理基准。

2.选择尺寸链中刚性好，不受外界影响而变形的零件。在整个修理过程中，修理基准的精度能够自始至终保持稳定。为保证钻床主轴套筒中心线对工作台面垂直度的尺寸链，应以立柱导轨为修理基准。

3.选择在整个尺寸链中既具有高精度，又便于精确测量的作用面为修理基准面，保证在这个基面的任何位置上所测量的全部误差不超出封闭环允许的误差，并能满足各组成环所要求的精度。例如，修理车床丝杠中心线对床身导轨平行度的尺寸链时，应以床身导轨为修理基准。

4.选择几个尺寸链的公共面作为并联或串联尺寸链的修复基准面，这样容易保证有关尺寸链间的相对精度。例如，保证牛头刨床工作台面对横向导轨平行度和工作台支架导轨面对工作台横向导轨平行度的串联尺寸链。应选横梁导轨为修理基准。

5.选择修理工作量最大的作用面（即修刮的面积最大、形状复杂或所处的位置不易加工）为修理基面，用修复尺寸链中其他作用面的办法，达到对此基面的相对精度要求。这样在开始修刮基准面时，可不考虑对其他作用面的相对要求，简化对基面的修理，同时，也可减少整个尺寸链的修理工作量。

6.根据修理程序与装配程序一致的原则，修理基面应该选在开始装配的作用面上。这样，便于在装配过程中随时测量，校正装配误差和修刮的累积误差。

7.对于装配关系较多的复杂零件如床身、箱体等，选用原来的加工基准作为修理基准，容易保持原有的装配关系。按这种方法组合修理基准时，最好使修理基准与设计基准重合，以便根据尺寸链的关系检查精度。当尺寸链的设计基准不具备作为修理基准所要求的条件时，则应按修理基准要求的条件另行选择。应当注意，利用这种组合方法修理尺寸链时，必须按尺寸链各环的排列顺序关系逐渐修理，用上一环的实际偏差修正下一环的公差带和中心坐标。此外，也不能同时修理，不然无法控制封闭环的精度。

（二）基准变换组合修理法

有些修理尺寸链，大部分组成环能够用一个修理基面，但其中有一环或几环精度要求较高，或由于测量不便，造成单用一个修理基准很难处理。如果改变修理基准，单独控制则比较容易掌握。有些修理尺寸链，必须采用多基准修理。所以，在修复这类尺寸链时，便提出了基准变换问题。沿着尺寸链的排列顺序关系，以前一环的末面作为下一环的基面，是一种多基准串联组合的方法。

在使用基准变换修理方法时，各组成环的公差需要经过换算，它们的关系如下：

式中：δ'平均——基准变换后各组成环的平均公差（mm）；

Δδ——封闭环公差（mm）；

n——修理基准的总数。

由此可见，只有尽量减少修理基准的数目，才可放大组成环的修理公差。

机床精度修理工艺步骤的安排

经过分析和计算，确定了修理尺寸链的关系和精度之后，在修理过程中，正确地安排修理程序，对于保证尺寸链所要求的精度有很大的作用。

当尺寸链各环的排列顺序和装配顺序一致时，零件的刮研修理顺序应该按照装配的顺序依次修理。这样，可以根据尺寸连锁关系，用前环修复的实际误差，修正下一环公差带的中心坐标，还便于随装随校正装配误差对封闭环精度的影响。

修理并联尺寸链时，首先从公共环开始，然后，按顺序修理与它有关的各组成尺寸链的组成环。

串联尺寸链从公共基面开始，分别沿两支尺寸链，按顺序进行修理。

（一）多个相对位置有精度要求的作用面的处理方法

对于几个有相对位置精度要求的作用面，应从保证精度，减少修理工作量等方面考虑修理的先后顺序。一般顺序是：

1.先刮大面，后修小面。例如，外圆磨床床身的工作台导轨和砂轮架导轨在水平面的垂直度项。为了保证外圆磨床工作台导轨与砂轮架导轨的垂直度，刮研导轨时，在同样的条件下，先刮工作台导轨，然后，刮砂轮架导轨，这样，才会使刮研工作量小，容易达到要求。

2.先刮复杂面，后修简单面。例如，磨床工作台上下面要求平行。下面是与床身配合复杂导轨面，上面是简单平面。同样达到平行度要求，先刮下导轨面，后刮上平面比较容易。

3.先修加工困难的作用面，后修加工容易的作用面。如平面磨床的磨头支架，水平导轨与垂直导轨有相互垂直的精度要求。可先修磨比较难加工的水平燕尾导轨面，这时，可以不考虑其垂直度要求，在修刮垂直导轨时，再控制它们的垂直度比较容易。

4.先修技术要求较高的作用面，后修技术要求较低的作用面。例如，为保证镗床立柱导轨和床身水平导轨的垂直度要求。如镗床床身与立柱的垂直度精度，可先把两组导轨修刮好，然后，再修刮接触点要求较少的立柱与床身的结合面。

图1 车床溜板与横向拖把图

（二）两件配刮时的处理方法

两件配刮时的处理方法，则应按以下的条件确定：

1.先刮大作用面。以长配短、以大配小的修刮，是相对运动面相互配刮的基本原则。例如，车床床身导轨和溜板箱配合面的配刮，应先刮床身导轨，然后配刮溜板。

2.先刮大工件，后配小工件。小工件在刮配时容易搬动和翻转，以减少修理工作量。

3.先刮刚性好的。容易得到可靠精度，以保证修配的精度。

4.先修便于用标准工具或机床加工的作用面。这样容易获得标准几何工作面和可靠的精度。例如，主轴与轴瓦的修配，应先磨轴颈，后刮轴瓦。如图1所示，为车床溜板与横向拖板的配合面。为了保证它们接触良好和平直，先按标准平板刮研横向拖板的下平面1，然后，配刮大溜板的上导轨面2，再用标准三角平尺刮研大溜板斜面 3和 4，然后，配刮横向拖板斜面5。

[1]技工学校机械类通用教材编审委员会.钳工工艺学[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]邱言龙.机床维修技术问答[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]高级技工学校机械类教材编审委员会.高级机修钳工技能训练[M].北京：中国劳动出版社，1999.