立式加工中心直线导轨装配工艺方法研究

王庆博

摘 要：直线导轨是机床的主要移动部件，所以安装精度和精度稳定性是关键。在目前的安装工艺中，没有详细的直线导轨安装规程。所以本章节通过研究导轨安装方法和装配精度测量方法，并利用拉依达准则数据处理方法、角度偏差计算等方法，提升导轨的装配精度和装配效率以及导轨精度稳定性。

关键词：直线导轨；装配工艺；导轨精度

中图分类号：TG65 文献标志码：A

1 装前准备

1.1 导轨安装基准的分析

基准侧直线导轨的表示：

在同一平面上安装的所有直线导轨标有相同的制造编号，在制造编号之后标有“KB”的轨道为主基准直线导轨。在导轨滑块设置有按规定的精度要求加工的基准面，其可作为X轴滑板的定位基准。

1.2 基准面的解释

在滚动直线导轨中，导轨滑块的基准面是标有商标面的相反一侧，而直线轨道的基准面是在标有一根线的表面。

1.3 检测水平的校正

用两个等高量块和一个满足跨距的大理石平尺放在安装基面上，通过电子水平仪或气泡水平仪调试立柱水平。

2 导轨的装配工艺方法研究

（1）安装前务必清除安装面的毛刺、打磨傷痕及污物。

（2）将导轨轻放在立柱导轨面上，保证各接合面完全靠严，且螺栓轻微紧固。

（3）使用扭矩扳手预紧楔形块，如图1所示， 按顺序使直线导轨侧基准与安装基面靠严，保证0.002mm塞尺不入，预紧力为标准拧紧力矩的3/4，螺栓的拧紧顺序从中央位置开始向轴端部按顺序拧紧，如图2所示，这样可获得稳定的精度。

（4） 同样使用扭矩扳手，将导轨正面的装配螺栓按规定的扭矩拧紧。拧紧顺序同楔形块安装方法。

（5） 副轨道也按同样的方法安装，直到安装全部完成。

（6） 将孔盖打入装配螺栓孔，直到与直线轨道的顶面为同一平面为止。

3 直线导轨装配误差检测检测工艺方法研究

3.1 影响主副导轨平行度因素分析

机床的直线主导轨与副导轨的平行度高低主要影响四方面：

（1）滑板在运动过程中影响X轴伺服电机的负载能力。

（2）影响X轴综合直线度。

（3）影响X轴定位精度。

（4）影响X轴角度偏差。

3.2 主副导轨平行度测量方法

（1）两直线导轨涉及的平行精度分别是垂直方向的平行度和水平方向的平行度。

（2）在测量X轴两根直线导轨平行度时，由于导轨自身实际基准要素存在形位误差，因此根据装配检测基准的建立原则，条件允许时，在两导轨之外选用双零级理石平尺定义公共基准。

导轨平行度检测注意的几点原则：

①在建立公共检测基准时，须先用主导轨调整理石平尺。

②测量表的选用顺序为：百分表调平-千分表粗检-扭簧表测结果。

（3）主副导轨平行度测量误差和数据处理

在检测平行度误差过程中，因存在一些误差因素，从而产生了测量粗差，假设将一系列测量值中存在的坏值，筛选并删除掉，这样测量结果更靠近实际值。删除看起来比较大的数据也是不合理的，不能随意删减，因为随意处理数据，会影响测量结果的真实性及可靠性，并且会处理掉带有特殊属性的信息。在X轴的平行度测量过程中，采用拉依达法则来简单判断粗差和处理数据。

4 X轴角度偏差检测

4.1 直线度与角度偏差差异分析

在日常生产装配过程中，操作工人在检测完成导轨直线度合格后，方认为角度偏差即合格，经常将其二者混淆。直线度获得的原理是水平仪在行程内前后位置产生的读数差值结果即为直线度偏差，而角度偏差获得的原理是电子水平仪与直线轴共同固定同时移动，在测量行程内，根据直线轴产生的偏摆，从电子水平仪获得的角度数差值。所以角度偏差是指直线导轨的实际曲线运动在各点的斜率，它实际上反映了直线导轨曲线在各点处上升下降的趋势。单位长度里应以角度偏差进行考核，最终的目的是限制直线导轨局部位置出现较大的角度差，即坡度。所以不能与直线度混为一谈。

4.2 角度偏差在X轴上的体现

角度偏差相比直线度的测量项目有所不同 ， 所测量的项目图如图3所示。

（a）滑板安装完成后确认立柱的安装水平，将滑板推至行程的中间位置，在滑板中央放置水平仪，水平仪在纵、横向的读数均不超过0.04/1000。

（b）基准水平仪放置在立柱上。

（c）当X轴沿轴线方向运动一起立柱和滑板产生角运动时，这两种角运动须同时记录并进行数据处理。

（d）X轴行程为650mm，为方便测量，以50mm间距为一测量点，推动滑板在13个测量位置上检验并记录。

4.3 检验数据的处理

处理原则：记录水平仪的读数，例如立柱上读数为a1（代数值），滑板上的读数为b1（代数值）；在下一位置则记录为a2、b2，同样以此类推得到a3和b3…an和bn。最终计算出c1=a1-b1…cn=an-bn，计算得出n个数据，所得误差以c1-cn中最大与最小值的差值的绝对值。

结论

直线导轨的安装方法直接影响了其使用的稳定性、可靠性和运动精度。所以本文通过研究设计一套直线导轨的安装理论，并最终行成安装规范在试制过程中指导生产，保证了导轨精度在实际工作中的稳定性。

参考文献

[1] 贾敏忠.机床几何误差和运动误差及其误差补偿技术[J].机械设计制造，1989（6）：33-35.

[2] 毛宽民.滚动直线导轨副可动结合部动力学[J].华中科技大学学报，2008（4）：85-88.