数控车床直线进给运动部件机械安装与调整.docx

doi: 10 3969 / j. issn. 1001 3881. 2014. 20. 056数控车床直线进给运动部件机械安装与调整 周兰( 武汉船舶职业技术学院机械工程学院，湖北武汉 430050)摘要: 阐述数控车床直线进给运动部件装配、调试工艺，精度检测指标及其测试方法，以及装配工艺因素对直线运动部件运动及精度的影响。关键词: 数控车床; z 轴部件; 安装与调整中图分类号:tg659文献标识码:b文章编号:1001 3881 ( 2014) 20 174 3机床直线进给运动实现通常有 3 种方式: 电机通过联轴器直接带动丝杠螺母副 ( 图 1 ( a) ) ，此 方 式 传动链短，传递扭矩小，适合于小型数控机床; 电机 通过齿轮副带动丝杠螺母 副 ( 图 1 ( b) ) ，此 方 式 丝 杠能够传递较大扭矩，适合大型数控机床，但是齿轮 副周向侧隙产生反向间隙影响运动精度; 电机通过同 步带轮副带动丝杠螺母副 ( 图 1 ( c) ) ，此方 式 运 动 平稳性高，适合于中小型数控机床。2013 年全 国 职 业 院 校 技 能 大 赛 高 职 组 “数 控 机床 装 配、 调 试 与 维 修 ” 赛 项 机 械 部 分 命 题 是 cka6150 数控车床 z 轴 部 件 安 装 调 试。作 为 大 赛 参 赛院校，进行了反复装调实践，确定并完善了直线进 给运动部件装配工艺，解决了装配过程中出现的系列 问题，总结出了影响部件运动及其精度的装配工艺因 素。11. 1机床直线进给运动实现方式及支承方式机床直线进给运动实现方式图 1 机床直线进给运动实现方式换为预紧力，刚度、精度高。1. 2丝杠螺母副支承方式机床直线进给运动丝杠螺母副支承通常有 4 种方固定 自由式 ( 图 2 ( a) ) ，固定端通过承受双 式:向轴向力轴承限制丝杠轴颈双向轴向移动，自由端没有轴承支承。此方式适合于短丝杠情形，刚度低、承 载能力低。固定 支承式 ( 图 2 ( b) ) ，支承端通过 只承受径向力的轴承对丝杠螺母副 一端起支承作用。 此方式适合于长丝杠情形，当丝杠受热后可向支承端 延伸，减少热变形对丝杠弯曲变形影响。单推 单推 式 ( 图 2 ( c) ) ，丝杠螺母副两端分别使用承 受 单 向 轴向力的 轴 承 支 承，分 别 限 制 丝 杠 轴 颈 一 个 方 向 移 动。此方式安装时对丝杠进行预拉伸，减少丝杠因自 重引起的 弯 曲 变 形，提 高 丝 杠 刚 性。固 定 固 定 式( 图 2 ( d) ) ，两 端 均 使 用 承 受 双 向 轴 向 力 的 轴 承，分别限制轴颈双向移动，结构复杂，丝杠热变形可转图 2 丝杠螺母副支承方式2 z 轴部件安装与调整z 轴部件安装工艺所装配的 cka6150 数 控 车 床 z 轴 部 件 采 用 同 步 带传动方 式 ，丝 杠 螺 母 副 采 用 固 定 支 承 方 式， z 向有效行程长度为 1 935 mm，装配示意 图 如 图 3 所 示。2. 1收稿日期:2013 07 25作者简介: 周兰 ( 1965) ，女，学 士，教 授、高 级 工 程 师，主要研究方向为数控技术应用。e mail: zhoulan038 163com。175第 20 期周兰: 数控车床直线进给运动部件机械安装与调整图 3 cka6150 数控车床装配示意图正确的安装工艺是达到进给部件运动精度和加工精度的重要保证，安装时采用以下装配工艺:( 1) 电机 支 承 座 安 装 与 调 整。电 机 支 承 座 用 来 安装电机，同时也是丝杠螺母副前支承。安装时保证 电机支承座轴承孔中心线与机床导轨之间达到平行度 要求，并将电机支承座作为其他部件的安装基准;( 2) 轴承 座 安 装 与 调 整。轴 承 座 是 丝 杠 螺 母 副 后支承，轴承座中心孔需要保证与机床导轨平行度要 求，同时保证与电机支承座轴承孔同轴度要求;轴颈 “支承”，两端轴承按照图纸要求安装到位并落入轴承孔中，同时前端轴承需要有合适的预紧力;( 6) 电机及同步带轮副 安 装 与 调 整。电 机 通 过 止口与电机支承座定位并连接，保证与丝杠螺母副中 心线平行度，同时保证同步带轮合适张紧力;( 7)z 轴丝杠保护罩安装。2. 2 z 轴安装精度检验保证 z 轴 各 部 件 安 装 精 度，在 电 机 支 承 座、轴 承座、溜板箱孔 中 放 置 标准检验套和检 验 棒，通 过 百分表测量各检验棒上 母 线、侧母线读数 作 为 各 部 件位置调整依 据，直 至 达 到规范要求。百 分 表 在 检 验棒上测试部位 如 图 4 所( 3)溜板 箱 安 装 与 调 整。溜 板 箱 直 接 和 丝 杠 螺母副相连，溜板箱中心孔需要保证与机床导轨平行度要求，同时保证与电机支承座轴承孔同轴度要求;( 4)丝杠 螺 母 副 在 溜 板 箱 上 安 装 与 调 整。将 丝杠螺母副法兰盘与溜板箱连接并紧固;( 5) 丝杠 螺 母 副 两 端 轴 颈 轴 承 安 装 与 预 紧。丝 杠前支承为两个推力轴承和一个滚针轴承组合实现丝 杠轴颈 “固定”，后支承为一个深沟球轴承实现丝杠图 4百分表在检验棒上测试部位示，安装时精度 检 验 指 标见表 1。表 1 z 轴部件装配精度检验指标序号精度检验项目检验指标1轴承座孔上母线、侧母线与床身导轨平行度轴承座中心线与电机支承座中心线同轴，轴承座中心线 与电机支承座中心线连线与床身导轨平行度 溜板箱丝杠螺母副安装孔上母线、侧母线与床身导轨的平行度 溜板箱丝杠螺母副安装孔中心线与电机支承座中心线同轴， 两中心孔连线上母线、侧母线与床身导轨平行度0. 025 mm /200 mm20. 025 mm30. 025 mm /200 mm40. 025 mm( 2)3装配工艺因素对 z 轴部件运动及精度影响轴承组件的清洗与润滑装配前轴承组件必须放在煤油中用毛刷清洗并擦拭干净，并在轴承滚动体部分均匀涂抹上润滑脂，润 滑脂占据 1 /3 空间，防止干摩擦。实际装配时，z 轴部件装配完毕后用套筒扳手旋 转丝杠，发现旋转所需力矩很大，丝杠明显承受了阻 力矩。将丝杠螺母副部件前端轴承拆卸，发现推力轴 承与滚针轴承接触端面有一很薄金属丝，导致丝杠中 心线位置偏移，产生 附 加 阻 力 矩，重 新 清 洗、清 洁、 装配，丝杠螺母副运转自如。细小毛刺、粉尘颗粒均 可成为影 响 z 轴 部 件 安 装 精 度、正 常 运 转 因 素，不3. 1零部件刮研、清洗、清洁与润滑( 1) 配合面的刮研与清洁在 安 装 z 轴 进 给 运 动 部 件 时，各零部件配合面 的刮研、清洁直接影响运行精度。电机支承座与床身 结合面、轴承座与床身结合面、丝杠螺母副法兰盘与 溜板箱结合面等都需要刮研、清洁，否则部件间平行 度、同轴度达不到要求。实际装配时，轴承座中心孔侧母线与导轨平行度 侧母线方向调整始终达不到位置公差要求，通过反复 刮研、清洁轴承座安装平面，解决问题。176机床与液压第 42 卷可忽视。( 2) 电 机通过同步带轮 副将扭矩 传递给 丝 杠，当同步皮带张紧力不够时，会出现爬行现象。调整电 机连接板位置 ( 其上有腰圆孔便于位置调整) ，增大 皮带张紧力，爬行现象消除。丝杠螺母副轴向窜动调整丝杠螺母副安装完成后，需要保证丝杠螺母副前 端轴向窜动量控制在 0. 007 mm 内。在保证轴承组件 正确安装工艺、轴承组件安装到位情况下，轴承组件 预紧力大小直接影响丝杠螺母副窜动量和丝杠正常运 行。实际装配时，通过丝杠前端锁紧螺母调整轴承组 件预紧力大小。预紧力过大，丝杠刚性固然提高，但 是摩擦阻力增大，丝杠运转需要克服较大阻力，甚至 是无法正常运行; 预紧力过小，导致丝杠轴向窜动过 大，产生反向间隙影响加工精度。通过千分表头触及 丝杠前轴端钢球可以测量轴向窜动量。装配时边测试 边调整轴承锁紧螺母位置调整预紧力大小，在保证正 常运行情况下减小反向间隙。3. 3工作台运行时爬行现象的消除实 际 装 配 试 运 行 时，发 现 工 作 台 z 向 运 行 时 出 现爬行现象，有以下几个原因导致爬行:3. 24结束语数控机床直线进给运动装置目前多采用丝杠螺母副方式将电机旋转运动转变为工作台直线运动，装配内容主要是丝杠螺母副前后支承座的装配与调整、丝 杠螺母副与滑板的连接与调整、丝杠上轴承的安装与 预紧; 装配 精 度 要 求 主 要 是 达 到 与 装 配 基 准 ( 如 机 床导 轨 ) 平 行 度、同 轴 度、垂 直 度 要 求; 装 配 过 程 中常出现的问题主要是丝杠卡死无法运行、丝杠轴向 窜动过大等。多轴运动机床是多个直线运动、旋转运 动的叠加，cka6150 数 控 车 床 z 轴 安 装 与 调 整 工 艺 对其他机床直线运动部件安装具有指导意义。参考文献:1 周兰 现代数控加工设备m 北京: 机械工业出版社，20092 严峻 数控机床安装调试与维护保养技术m 北京: 机 械工业出版社，20103 大连机床集团有限责任公司 cka6150 数 控 车 床 技 术 资料m，2012( 1)丝杠 上同步带轮是通过锥 环无键连 接 将 扭矩传递给丝杠，锥环无键连接通过压盖止口压紧锥环迫使锥环内外圈变形传递扭矩。所传递扭矩大小取决 于锥环组数及压盖预紧力大小，当锥环预紧力不够时 出现爬行现象;( 上接第 173 页)护能力强，系统中 没 有 节 流 器，不存在节流器堵塞、 使油腔失 压 的 危 险，所 以 工 作 可 靠 稳 定。采 用 多 头 泵，实现每个油腔都用一个定量泵供油，确保供给油 腔的润滑油量为一定值。因此，恒流供油静压系统导 轨，不仅压力储备大，过载保护能力强，刚度高，工 作可靠稳定，而且调整和维护简单方便，适用于低速 重载的机床。所以该磨床工作台导轨采用恒流式供油 静压系统。2导轨和油腔的维修该磨床工 作 台 导 轨 和 床 身 导 轨 均 存 在 一 定 的 磨损，于是进行维修:( 1) 对导轨接触面进行 刮 研 处 理，保 证 接 触 均 匀，接 触 精 度 为 大 于 12 点 /25 mm2 ， 刮 研 深 度 在0. 006 0. 01 mm 内。( 2)保证导轨平面间隙 均 匀，控 制 工 作 台 导 轨平面度误差，要求误差在 0. 01 0. 02 mm 内，即应小于工作台浮起量。( 3)修整工作台导轨面上的油腔，刮研油腔槽，1. 3多头泵的选择多供油点的供油方式使用多供油点的油泵叫多头保证油腔槽的深度，强化润滑油的流动，实现较好的润滑效果。3 结束语通过工作台导轨副静压润滑系统的改进，采用恒 流式供油方式，使工作台运行稳定可靠，加工精度得 到改善。对导轨面和油腔油槽进行维修，恢复了机床 零件的工 作 性 能，使 一 个 服 役 多 年 的 机 床 又 发 挥 作 用