导轨制造精度要求与检验方法

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：导轨是机床中运动部件的重要结构要素。3)前后导轨的平行度。图17-12 床身与工作台导轨配磨误差方向a)床身误差方向 b)工作台导轨误差方向2.导轨的制造精度检验床身导轨的技术要求床身导轨的技术要求包括导轨在垂直平面内的直线度、导轨在水平面内的直线度及导轨的平行度公差要求。上述计算经线性换算，水平仪每格读数为，即Δmax＝图17-14 用作图法求导轨的直线度误差2)用计算法求导轨的直线度误差见表17-1、表17-2。

导轨是机床中运动部件的重要结构要素。图17-7所示为万能外圆磨床床身和工作台简图。磨床床身及工作台采用V-平组合导轨结构，V形导轨面为90°角，两导轨平行，高度距离尺寸为210mm。V-平导轨副的截面形状精度是:①V形导轨的半角误差；②平导轨角度误差；③导轨的等高误差。V-平导轨副的截面形状精度要求能满足导轨副的接触面在纵向不少于70％，横向不少于50％。通常，用控制导轨三要素误差的方法来提高导轨副的接触精度。

图17-7 磨床床身及工作台

a)床身 b)工作台

移动部件的直线运动精度主要取决于机床导轨的精度，机床导轨的直线运动精度有以下三方面的要求:

1)在水平面内的精度。

2)在垂直平面内的直线度。

3)前后导轨的平行度。

1.V-平导轨副的形状位置精度

(1)V-平导轨副的截面形状精度三要素图17-8所示为V-平导轨副的接触面三要素，包括三个方面的误差:

1)V形导轨的半角误差Δ(α/2)。半角误差是指与基准中心平面成α/2角的角度误差。半角误差直接影响导轨副的接触面。当相配的V形导轨的半角不相等时(图17-9a)，导轨的接触面会减小。如图17-9b所示，当半角不对称时，导轨的接触面情况也很差。控制V形导轨的半角误差，能保证导轨截面内的形状能正确吻合。

2)平导轨角度误差Δβ。平导轨截面与V形导轨的中心平面是V-平组合导轨的基准，当平导轨倾斜时，将会影响导轨的接触面(图17-8)。

3)等高误差Δh。等高误差是指V导轨至平导轨面间的距离尺寸误差，当有等高位置误差时，也会影响导轨的接触面(图17-8)。

图17-8 V-平导轨副接触面三要素

图17-9 V型导轨的半角误差及半角仪

1—座体 2—摆动块

(2)V-平导轨副三项精度检验检验三项上述误差在公差范围内，就可满足导轨的配磨要求。三项误差的检验方法说明如下:

1)半角误差使用半角仪测量。图17-9c所示为测量V形导轨半角误差的一套半角仪，由座体1和摆动快2组成。测量时座体的45°测量面紧贴被测导轨的一面，摆动块与导轨另一面自动接触。当被侧面有半角误差时，可由安放在座体A平面上的水平仪表读出相应读数(图17-9d)。

2)平导轨角度误差的测量如图17-10a所示。使用一套平导轨角度量具进行平导轨角度误差的测量，它由安放在量具上的水平仪读出平导轨的角度误差。

3)等高误差的测量如图17-10b所示。等高量具相当于一个理想导轨，测量时可由装在A面上的水平仪读出等高误差。

图17-10 平导轨角度量具及等高量具

a)平导轨角度误差测量 b)等高误差测量

4)测量时对水平仪读数取平均值。图17-11所示为水平仪的结构。其中水准器是水平仪的主要结构元件。水准器由硬质玻璃制成，在其内部盛有液体甲醇或乙醇，液体中留有一气泡。水准器的工作面是一个曲率半径很大的圆管，因为重力的作用，水准器中的气泡必定位于工作面的最高位置，即在刻线零位。常用分度值为0.02mm/1000mm的水平仪，其气泡每移动一格是表示在1000mm长度上，两点的高度差为0.02 mm，即表示斜角为4"。水准器对温度的变化十分灵敏，以致影响水准器的精度。精密的水准器能调节气泡的长度。图17-11c为水平仪的格式水准器，用一个下部有孔的玻璃板把管分为主副两格，可利用副格液体调节主格气泡长度。

图17-11 水平仪

a)条形水平仪 b)框式水平仪 c)水平仪的格式水准器

1—条形架 2—水准器 3—框架

5)床身导轨与工作台导轨配磨时，应注意控制三项误差的方向。通常规定床身的误差方向如图17-12a所示，工作台导轨误差方向则与床身相反，如图17-12b所示。图中箭头方向表示为水平仪气泡的移动方向，数值表示气泡偏移格数。这样配磨可提高导轨副的接触精度，增加导轨的接触面积。

图17-12 床身与工作台导轨配磨误差方向

a)床身误差方向 b)工作台导轨误差方向

2.导轨的制造精度检验

(1)床身导轨的技术要求床身导轨的技术要求包括导轨在垂直平面内的直线度、导轨在水平面内的直线度及导轨的平行度公差要求。

(2)用水平仪测量导轨直线度如图17-13所示，通常需将被测导轨在全长上划分成若干等分，并使每一等分的距离等于检具的长度。水平仪放置的方向应与导轨方向一致。测量时，自左向右在导轨全长上依次移动检具，每隔一段记录一次水平仪的读数值，再用作图法或计算法求出导轨的直线度误差。

图17-13 用水平仪测量导轨直线度

1—水平仪 2—检具

1)用作图法求导轨的直线度误差，如图17-14所示。图中x坐标为导轨长度，y坐标为水平仪读数值。例如测量长度为2m的导轨，检具长度为250mm，测量8段水平仪读数(格数)为:“＋1”、“＋1”、“＋2”、“0”“－1”“－1”、“0”、“－0.5”。其中“＋”表示气泡向右移动；“－”表示气泡向左移动。按水平仪读数画出检具的运动曲线。运动曲线与其两端点连线间的最大坐标值为导轨的全长的直线度误差Δ_max＝0.017mm。导轨在1m上的直线度误差Δ＝0.01mm。上述计算经线性换算，水平仪每格读数为，即Δ_max＝

图17-14 用作图法求导轨的直线度误差

2)用计算法求导轨的直线度误差见表17-1、表17-2。分别计算水平仪各读数的代数平均值、相对偏差和累积误差，再经线性换算即可求得相同的结果。

表17-1 用计算法求导轨的直线度误差实例

表17-2 导轨1mm直线度误差计算实例

(3)用光学平直仪测量导轨直线度光学平直仪的结构如图17-15a所示，它由本体2和反射镜1组成。平直仪的光学系统如图17-15b所示，光线由灯泡7发出，使位于物镜焦

图17-15 光学平直仪

1—反射镜 2—本体 3—目镜 4—活动分划板 5—立方棱镜 6—十字分划板

7—灯泡 8—绿色滤光片 9—平面镜 10—物镜 11—测微机构 12—目镜座 13—锁紧螺钉

平面上的十字分划板6的十字像，经立方棱镜5、平面镜9、物镜10至反射镜1，反射光线仍由原光路至立方棱镜5。由于立方棱镜的对角线上涂有半透明薄膜，故反射回来的一半光线向上反射至活动分划板4上。若反射镜1倾斜，则在活动分划板上的十字像也随之偏移。其偏移量由测微机构11测出。测微机构每格读数1″，相当于反射镜在长200mm的测量座上两端偏差0.001 mm。可见光学平直仪为精密量仪。光学平直仪的测量方法如图17-16所示，将仪器放在水平调整支架上，并将反射镜放在检具上，使反射镜对准光学平直仪。调整目镜位置至测量垂直平面内的直线度位置，如图17-17a所示。测量时将反射镜及检具移至被测导轨靠近仪器本体一端，然后调整支架的高度及水平位置，使目镜中的十字像出现在视场中心，对准数字10或5，如图17-17c所示。再将反射镜移至导轨另一端，检查十字像的位置，直至在导轨全长两端皆能完整成像为止。调整后需将反射镜在检具上固定。