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摘要:本文较为全面的分析和阐述了车床几何精度和车床工作精度的检验项目、测量方法以及允差范围和检测时的注意事项,探讨机床误差对加工质量所带来的影响。若能参照本论文相关的检验项目和测量方法,制定易于操作和切实可行的检验和修理方法,既能保证车床的操作性能,又能提高车床修理的工作效率。
关键词: 车床;几何精度;工作精度;检验项目;测量方法
一 、前言
车床在机械加工领域中是极为普遍的机械设备之一,车削加工时,车床,刀具,工具,切削用量和操作工艺等因素直接影响加工精度,而在正常加工条件下进行各项的切削加工,车床本身的精度一般来说是其中最重要的因素;例如:车端面时的平面度和垂直度,主要决定于中拖板移动对主轴轴线的垂直度; 车削圆柱面时,圆柱度主要决定于工件回转轴线的稳定性,车刀刀尖移动轨迹的直线度以及与工件回转轴线的平行度,就是说主要决定于车床主轴与刀架的运动,包括主轴与刀架移动的平行度。因此,掌握和研究车床精度的检验项目和检验方法,探讨机床误差对加工质量的影响是极其重要的。
二、撰写本文的理由
1995年我带领中技生负责对成批的零部件进行车床总装;1998年为威达集团公司进行车床大检修;2003年协助汕头大学检验、调试、安装数十台新购置的普通车床;2004年负责本校新购置8台CA6132车床的检验、调试和安装。本人十多年来一直与车床打交道。不管是旧车床的大检修,还是新购置车床的调试和安装都离不开车床精度的检验。为了更完善总结以往的经验,也为了今后更好的工作借鉴,因此,本人就车床精度的检验项目、检验方法和检验技巧以及对各项精度检验后数据的处理方法作较为全面的分析和阐述。
三、检验项目和检验方法
一般检验车床是几何精度的检验,是指机床某些基础零件工作面的几何精度;它决定加工精度的运动件在低速空转时的运动精度;决定加工精度的零件、部件之间及其运动轨迹之间的相对位置精度。
例如:主轴的回转精度;床身导轨的直线度;溜板移动方向与主轴轴线的平行度等。所以说:机床的几何精度是保证加工精度的最基本条件。
考虑到测量工具的使用连贯性,测量时从最大到最小的直观性,测量时从关健到次要的顺程,此次阐述顺序如下:
1.床身导轨在垂直平面内的直线度(如图所示)
(1)在500～1000长度内只许凸起0.02
任意250mm长度上局部公差为0.0075
(2)测量方法:
将水平仪纵向放在溜板上靠近前导轨上(如图示),从刀架处于主轴箱一端的极限位置开始从左等距离向右 依次记录溜板在每一位置时水平仪的读数。
(3)注意事项:
等距离:近似等于规定的局部误差长度:250mm。
正负值:习惯上把气泡移动方向与溜板移动方向相同时为正值;相反为负值。
导轨在垂直平面内的直线度曲线:溜板在起始位置时的水平仪读数为起点,从坐标原点起作一析线段,其后每次读数都应以前一读数的析段的终点作为起点。
全长的直线度误差:曲线相对其两端连线的最大坐标值。
导轨的局部误差:曲线上任一局部测量长度的两端相对曲线两端点连线的坐标差值。
(4)例如:检验一台最长工件长度Dc=750mm卧式车床溜板每移动250mm测量一次,水平仪刻度值为0.02/1000;溜板在各个测量位置时水平仪的读数依次为:+1.8、+1.4、-0.8、-1.6格
根据读数画曲、线图如下:
由上图可以得出,导轨全长的直线度误差δ全为:
公式:δ全= ×水平仪规格×被测时每次移动距离
δ全= ×0.02/1000×250
δ全=2.8×0.02/1000×250
=0.014mm
公式:δ局= ×水平仪规格×被测时每次移动距离
δ局=(1.6-0)×0.02/1000×250
=0.008mm
∵0.014<0.02(直线度全程允许公差)
0.008>0.0075(局部公差)因为在导轨两端
mm测量长度上局部公差可以加倍。
∴这台车床床导的导轨在垂直平面内的直线度检验合格。
(5)为什么只许导轨中间凸起?
因为:导轨中间部分使用机会较多,比较容易磨损。
(6)床身导轨在垂直平面内的直线度对加工质量的影响:
车床车内外圆时,刀具纵向移动过程中高低位置发生变化,影响工件素线的直线度,但影响较小。
B 横向导轨的平行度要求:允差:
(如图所示)
(1)测量方法:
将水平仪固定放置在溜板的横向位置,纵向等距离移动溜板,从左等距离到右。尾座记录溜板在每一位置的水平仪的读数。
(2)注意事项:
等距离:近似等于局部误差长度250mm。
导轨(横向)的平行度误差:水平仪在全部测量长度上读数的最大代数值。
起点调零:有横向可调溜板,在主轴箱端部位置,调整水平仪处于对称位置,方便计算读数。
(3)例如:检验一台最长工件长度Dc=750mm卧式车床,溜板每移动250mm测量一次,水平仪刻度值依次为:0、+1、+2、+3.8水平仪刻度值 ;
根据读数画出导轨平行度的示意图:
由上图可知导轨(横向)的平行度误差为:
公式:δ平=格数×水平仪规格×350
δ平=3.8×0.02/1000×350
=0.0266
∵ 0.0266<0.04(允许公差值)
∴ 导轨横向的平行度合格。
(4)床身导轨的平行度对加工质量的影响。
车内外圆时,刀具纵向移动过程,前后摆动,影响工件素线的直线度,影响较大。
2.横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度
如图所示:
(1)允差 偏差方向 α≥90°。(即可内凹)
(2)测量方法:
将检验平盘固定在主轴上,千分表固定在中拖板上,移动中拖板进行检验,然后将主轴旋转180°,再测一次,两次测量结果的代数和之差。
(3)注意事项:
旋转180°:减少原平盘表面的平面度误差对测量结果的影响。
偏差方向α≥90°:即是内凹,在车端面时,保证工件端面的平面度和垂直度。
(4)附加测量方法:用水平仪的直角边的一面为基准,即是把水平仪放置导轨上,千分表装在中拖板上,在纵向测量水平仪一底面的左右两边的读数相等。如不等则调整水平仪左右两边位置直到相等,然后横向测量的千分表的最大代数差值。
(5)中拖板移动对主轴轴线的垂直度对加工质量的影响。
车端面时对工件端面的平面度和垂直度受影响。
3.主轴的轴向窜动和主轴轴肩支承面的跳动
α)主轴的轴向窜动允差:0.01
(1)主轴轴向窜动的测量方法(如上图所示)
在主轴锥孔中扦入一短检验棒,棒端部中心孔内放一钢球,千分表的平测头顶在钢球上,旋转主轴进行检验,千分表读数的最大差值,就是窜动量。
(2)注意事项:
千分表的平测头:如果不是则影响测量数值。
对测量珠拖加压力F:防止钢珠掉落。
(3)主轴轴向窜动对加工质量的影响
车端面→平面度;
车螺纹→螺距精度;
车外圆→表面的粗糙度。
b)主轴轴肩支承面的跳动:允差:0.02
(如上图所示)
(1)测量方法:将千分表测头顶在轴肩支承面靠近边缘处,旋转主轴,分别在相隔90°的四个位置上检验,四次中的最大差值。
(2)注意事项:
靠近边缘处:才是最大跳动量。
相隔90°四处:测量的精度较高。
支承面的跳动对加工质量的影响。
卡盘或其它夹具装在主轴上将产生歪斜;
影响被加工表面与基准面之间的相互位置精度;
内外圆轴度,端面对圆柱轴线的垂直度等。
4.主轴定心轴颈的径向跳动,允差:0.01
(如图所示)
(1)测量方法:将千分表固定在机床上,使其测头垂直触及主轴定心轴颈(包括圆锥轴颈)的表面,旋转主轴,千分表的最大差值。
(2)注意事项:
垂直被测面:包括有锥度的轴颈。
主轴窜动量对轴颈跳动量的影响:
δ实际值=最大读数/cos(a/2)(α为圆锥角)
(3)主轴定心轴颈的径向跳动对加工质量的影响。
a.用卡盘夹持工件车内外圆时:
加工表面与夹特面的同轴度圆度
多次装夹中加工出的表面的同轴度。
b.钻、扩、铰孔时引起孔径扩大以及工件表面粗糙度。
5.主轴锥孔轴线的径向跳动。
a)靠近主轴端面,允差:0.01
b)距主轴端面 或不超过300,允差:0.02
(1)测量方法:
在主轴锥孔中扦入一检验棒,将千分表固定在机床上,使其测头触及检验的圆柱面,旋转主轴,分别在a和b处检验,千分表的读数差值。
(2)注意事项:
相对主轴旋转90°检验三次:消除棒误差影响。
取四次结果的平均值:精确度较高。
主轴锥孔轴线的径向跳动对加工质量的影响:
两尖顶支承工件车削外圆时:a.圆度b.加工表面与中心孔的同轴度。c.多次装夹时对加工出的各表面有同轴度,工件表面粗糙度均有影响。
6.主轴轴线对溜移动的平行度。
a)在垂直平面内:允许公差:只许向上偏
b)在水平平面内:允许公差:0.015/300 只许向前偏
(1)测量方法:
在主轴锥孔中扦入一检验棒,把千分尺固定在刀架上,使千分表测头触及检验棒表面,分别在a、b两处移动溜板检验,千分表的每次最大差值。
(2)注意事项:主轴回转180°,两次测量结果的代数和的一半。
目的是:消除测量棒本身的误差,精度较高。
方向只许向上偏:由于工件本身的重量是垂直向下。
方向只许向前偏:由于工件在加工过程中受到切削。
(3)主轴轴线对溜板移动的平行度对加工质量的影响。
用卡盘或其文夹具夹持工件(即不用后顶尖支承)。车削内外圆时,刀尖移动轨迹与工件回转轴线在水平面内平行度误差→工件产生锥度;在垂直面平面内的平行度误差→工件素线的直线度。
7.架移动对主轴轴线的平行度:允许公差:140:0.018
(如图所示 即:)
(1)测量方法:将检验棒扦入主轴锥孔内,千分表固定在刀架上,使其触头在水平面内触及棒,调整小刀架的转盘位置,使千分表在棒两端的读数相等,再将表头在垂直面内触及检验棒,移动小刀架检验,将主轴旋转180°,同样检验一次,两次结果的代数和这半。
(2)注意事项:
先测水平面读数相等:防止在┴面测时,测头走弧线。
旋转180°检验:减少棒或锥孔与棒接触面的误差、精度提高。
(3)小拖板移动对主轴轴线的平行度对加工质量的影响。
用小拖板进给车削圆锥时→工件素线的直线度。
8.顶尖的跳动:允差:0.015(如图所示)
(1) 测量方法:将检验用的专用顶尖扦入主轴锥孔,用千分表进行检,使其触头垂直触瘃顶尖表面,旋转主轴,千分表的最大差值。
(2) 注意事项:
垂直被测面:顶尖表面是倾斜面。
主轴窜动量对跳动量的影响:δ实值=
(3)顶尖的跳动对加工质量的影响。
车外圆时→圆度。
加表面中的孔→同轴度
多次装夹时加工出的表面→同轴度
工件表面→粗糙度
以上8项是检验车床几何精度较为重要的项目内容,其次还包括下面7项的几何精度检验,由于测量较为简单就不作详细图解和分析,但也必须掌握和必须检验的项目内容。
1.溜板移动在水平面的直线度
(1)允差:0.02
(2)对加工质量的影响:车内外圆时,刀具纵向移动过程中前后位置发生变化,影响工件素线的直线度,影响较大。
2.尾座移动对溜板移动的平行度
a.在垂直平面内
b.在水平平面内
(1)a和b允差均为0.03,任一500长度上局部公差为0.02。
(2)对加工质量的影响:尾座移至床身导轨上不同纵向位置时,尾座套孔的锥孔轴线与主轴轴线会产生等高度误差,影响钻、扩、铰孔以及两顶尖支承工件车削外圆时的加工精度。
3.尾座套筒轴线对溜板移动的平行度
a.在垂直平面内 允差0.015/100(只许向上偏)
b.在水平平面内 允差0.01/100(只许向前偏)
对加工质量的影响:用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔时,刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差,使加工孔的直径扩大并产生喇叭形。
4.尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度
a.在垂直平面内 允差0.03/300(只许向上偏)
b.在水平平面内 允差0.03/300(只许向前偏)
对加工质量的影响:用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔时,刀具进给方向与工件回转轴线不重合,引起被加工孔的孔径扩大和产生喇叭形;用两顶尖支承工件车削外圆时,影响工件素线的直线度。
5.床头和尾座两顶尖的等高度
(1)允许公差0.04;只许尾座高
(2)对加工质量的影响:用两顶尖支承工件车削外圆时,刀尖移动轨迹与工件回转轴线间产生平行度误差,影响工件素线的直线度;用装在尾座套筒锥孔中的孔加工刀具进行钻、扩、铰孔时,刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差,引起被加工孔径扩大。
6.丝杠的轴向窜动
(1)允差0.015
(2)对加工质量的影响:用车刀车削螺纹时,影响被加工螺纹的螺距精度。
7.由丝杠产生的螺距累积误差
a.任一300测量长度上为0.04
b.任一60测量长度上为0.015
对加工质量的影响:主轴与刀架间不能保持准确的运动关系,影响被加工螺纹的螺距精度。
机床的几何精度只能在一定程度上反映机床的加工精度,因为机床在实际工作状态下,还有一系列因素会影响加工精度。例如,在切削力、夹紧力的作用下,机床的零、部件会产生弹性变形;在内外热源的影响下,机床零、部件会产生热变形;在切削力和运动速度的影响下,机床会产生振动等等。所以目前生产中常通过切削加工出的工件精度来考核车床的加工精度,称为机床的工作精度。工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。
卧式车床的工作精度检验项目、检验工具和允差如下:
第一项:精车外圆的精度(试件材料为钢材).
1.检验性质:精车夹在卡盘中的圆柱试件(试件也可插在主轴锥孔中)。
2.切削条件:在圆柱面上车削三段直径当长度小于50mm时可车削两段直径。
3.检验项目:精车外圆的精度:
a.圆度;
b.圆柱度(任何锥度都应当大直径靠近床头端)。
4.允差(mm)
a. 圆度允差0.01(长度≤800) 或 0.02(800<长度≤1250);
b. 圆柱度在300测量长度上为:0.03(长度≤800)或 0.04(800< 长度≤1250) 两个相邻台的直径差不应大于最外面两个台直径差的75%。
5.检验工具:千分尺或精密检验工具。
6.备注:精车后在三段直径上检验圆度和圆柱度
a.圆度误差以试件同一横剖面内的最大与最小直径之差计;
b.圆柱度误差以试件任意轴向剖面内最大与最小直径之差计;
7.说明:
a.卧式车床精车外圆的表面粗糙度≤Ra2.5,
b.精密卧式车床精车外圆的表面粗糙度≤Ra1.25。
第二项:精车端面的平面度(试件材料为铸铁)。
1.检验性质:精车夹在卡盘中的盘形试件。
2.切削条件:精车垂直于主轴的端面
(可车两个或三个20mm宽的平面其中之一为中心平面)。
3.检验项目:精车端面的平面度。
4.允差(mm):300直径上为0.02(只许凹)。
5.检验工具:平尺和块规或指示器。
6.备注:用平尺和块规检验。也可用指示器检验:指示器固定在横刀架上,使其测头触及端面的后部半径上,移动刀架检验。指示器读数的最大差值之半,就是平面度误差。
7.说明:车削端面时允许不车环形带,只车削全部平面。若车环形带时,必留三个环形带。端面表面粗糙度不大于Ra0.5。
第三项:精车300mm长螺纹的螺距误差(试件材料为钢材)
1.检验性质:精车两顶尖间圆柱钢件的60°普通螺纹。
2.切削条件:试件螺距应与母螺杠螺距相同,直径应尽可能接近母螺杠的直径。
3.检验项目:精车300mm长螺纹的螺距误差。
4.允差(mm):a. 长度≤2000在300测量长度内为0。04 ;长度>2000最大工件每增加1000允差增加0.005 ,最大允差0.05。b.在任意50测量长度为0.015。
5.检验工具:专用精密检验工具。
6. 备注:精车后在300mm和任意50mm长度内进行检验,螺纹表面应洁净,无洼陷与波纹。
7.说明:a.车削时必须经过进给机构,不允许直接车削。
b.螺纹的左右侧面均应检验,工件直径应尽可能接近母丝杠直径,偏差为±2mm。
c.检验时应考核螺纹表面光滑,无波纹,无啃刀痕迹。
以上是车床几何精度的检验项目和工作精度检验项目的具体内容和测量方法以及各项的允差范围和检测时注意事项,具体阐述了床误差对加工质量所带来的影响。
四、撰写本文的价值
笔者考虑到测量工具的使用连贯性,测量时从最大到最小的直观性,测量时从关健到次要的顺程进行阐述,图文并进,重点突出,易以理解和掌握。
若能严格参照相关的检验项目和测量方法,制定易于操作和切实可行的检验和修理方案,既能保证车床的操作性能,又能提高车床精度检验或车床修理的工作效率。
五、结束语
本文是笔者十多年来在车床检验和修理方面的实践经验的技术性论文,自1998年3月本人被广东省劳动和社会保障厅评为技师以来,本人在技术上精益求精,刻苦钻研四新技术,于2003年8月被省厅评为讲师;同年10月被省厅聘为AotuCAD考评员;2004年被省厅聘为数控车考评员;2005年被省厅聘为加工中心考评员。由于车床检验项目和检验内容不断的更新和变换,加上编写本文的时间仓促,经验不够,不足之处垦请专家给予批评、指正,本人将尽心尽力为机械行业的发展添砖添瓦。
致谢:本文论在撰写中,得到汕头大学工程技术学院教授们和汕头轻机械厂工程师们的帮助和指导,并对本文的修改提供了宝贵意见,在此表示衷心的感谢。
参考文献
[1] 劳动部培训司编.机械制造工艺与设备.中国劳动出版社,1990.1
[2] 劳动部培训司组织编写.高级钳工技能训练.中国劳动出版社,1991.1
[3] 劳动部培训司组织编写.钳工工艺学.中国劳动出版社,1991.2
______________
收稿日期:2010-06-01
关键词: 车床;几何精度;工作精度;检验项目;测量方法
一 、前言
车床在机械加工领域中是极为普遍的机械设备之一,车削加工时,车床,刀具,工具,切削用量和操作工艺等因素直接影响加工精度,而在正常加工条件下进行各项的切削加工,车床本身的精度一般来说是其中最重要的因素;例如:车端面时的平面度和垂直度,主要决定于中拖板移动对主轴轴线的垂直度; 车削圆柱面时,圆柱度主要决定于工件回转轴线的稳定性,车刀刀尖移动轨迹的直线度以及与工件回转轴线的平行度,就是说主要决定于车床主轴与刀架的运动,包括主轴与刀架移动的平行度。因此,掌握和研究车床精度的检验项目和检验方法,探讨机床误差对加工质量的影响是极其重要的。
二、撰写本文的理由
1995年我带领中技生负责对成批的零部件进行车床总装;1998年为威达集团公司进行车床大检修;2003年协助汕头大学检验、调试、安装数十台新购置的普通车床;2004年负责本校新购置8台CA6132车床的检验、调试和安装。本人十多年来一直与车床打交道。不管是旧车床的大检修,还是新购置车床的调试和安装都离不开车床精度的检验。为了更完善总结以往的经验,也为了今后更好的工作借鉴,因此,本人就车床精度的检验项目、检验方法和检验技巧以及对各项精度检验后数据的处理方法作较为全面的分析和阐述。
三、检验项目和检验方法
一般检验车床是几何精度的检验,是指机床某些基础零件工作面的几何精度;它决定加工精度的运动件在低速空转时的运动精度;决定加工精度的零件、部件之间及其运动轨迹之间的相对位置精度。
例如:主轴的回转精度;床身导轨的直线度;溜板移动方向与主轴轴线的平行度等。所以说:机床的几何精度是保证加工精度的最基本条件。
考虑到测量工具的使用连贯性,测量时从最大到最小的直观性,测量时从关健到次要的顺程,此次阐述顺序如下:
1.床身导轨在垂直平面内的直线度(如图所示)
(1)在500～1000长度内只许凸起0.02
任意250mm长度上局部公差为0.0075
(2)测量方法:
将水平仪纵向放在溜板上靠近前导轨上(如图示),从刀架处于主轴箱一端的极限位置开始从左等距离向右 依次记录溜板在每一位置时水平仪的读数。
(3)注意事项:
等距离:近似等于规定的局部误差长度:250mm。
正负值:习惯上把气泡移动方向与溜板移动方向相同时为正值;相反为负值。
导轨在垂直平面内的直线度曲线:溜板在起始位置时的水平仪读数为起点,从坐标原点起作一析线段,其后每次读数都应以前一读数的析段的终点作为起点。
全长的直线度误差:曲线相对其两端连线的最大坐标值。
导轨的局部误差:曲线上任一局部测量长度的两端相对曲线两端点连线的坐标差值。
(4)例如:检验一台最长工件长度Dc=750mm卧式车床溜板每移动250mm测量一次,水平仪刻度值为0.02/1000;溜板在各个测量位置时水平仪的读数依次为:+1.8、+1.4、-0.8、-1.6格
根据读数画曲、线图如下:
由上图可以得出,导轨全长的直线度误差δ全为:
公式:δ全= ×水平仪规格×被测时每次移动距离
δ全= ×0.02/1000×250
δ全=2.8×0.02/1000×250
=0.014mm
公式:δ局= ×水平仪规格×被测时每次移动距离
δ局=(1.6-0)×0.02/1000×250
=0.008mm
∵0.014<0.02(直线度全程允许公差)
0.008>0.0075(局部公差)因为在导轨两端
mm测量长度上局部公差可以加倍。
∴这台车床床导的导轨在垂直平面内的直线度检验合格。
(5)为什么只许导轨中间凸起?
因为:导轨中间部分使用机会较多,比较容易磨损。
(6)床身导轨在垂直平面内的直线度对加工质量的影响:
车床车内外圆时,刀具纵向移动过程中高低位置发生变化,影响工件素线的直线度,但影响较小。
B 横向导轨的平行度要求:允差:
(如图所示)
(1)测量方法:
将水平仪固定放置在溜板的横向位置,纵向等距离移动溜板,从左等距离到右。尾座记录溜板在每一位置的水平仪的读数。
(2)注意事项:
等距离:近似等于局部误差长度250mm。
导轨(横向)的平行度误差:水平仪在全部测量长度上读数的最大代数值。
起点调零:有横向可调溜板,在主轴箱端部位置,调整水平仪处于对称位置,方便计算读数。
(3)例如:检验一台最长工件长度Dc=750mm卧式车床,溜板每移动250mm测量一次,水平仪刻度值依次为:0、+1、+2、+3.8水平仪刻度值 ;
根据读数画出导轨平行度的示意图:
由上图可知导轨(横向)的平行度误差为:
公式:δ平=格数×水平仪规格×350
δ平=3.8×0.02/1000×350
=0.0266
∵ 0.0266<0.04(允许公差值)
∴ 导轨横向的平行度合格。
(4)床身导轨的平行度对加工质量的影响。
车内外圆时,刀具纵向移动过程,前后摆动,影响工件素线的直线度,影响较大。
2.横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度
如图所示:
(1)允差 偏差方向 α≥90°。(即可内凹)
(2)测量方法:
将检验平盘固定在主轴上,千分表固定在中拖板上,移动中拖板进行检验,然后将主轴旋转180°,再测一次,两次测量结果的代数和之差。
(3)注意事项:
旋转180°:减少原平盘表面的平面度误差对测量结果的影响。
偏差方向α≥90°:即是内凹,在车端面时,保证工件端面的平面度和垂直度。
(4)附加测量方法:用水平仪的直角边的一面为基准,即是把水平仪放置导轨上,千分表装在中拖板上,在纵向测量水平仪一底面的左右两边的读数相等。如不等则调整水平仪左右两边位置直到相等,然后横向测量的千分表的最大代数差值。
(5)中拖板移动对主轴轴线的垂直度对加工质量的影响。
车端面时对工件端面的平面度和垂直度受影响。
3.主轴的轴向窜动和主轴轴肩支承面的跳动
α)主轴的轴向窜动允差:0.01
(1)主轴轴向窜动的测量方法(如上图所示)
在主轴锥孔中扦入一短检验棒,棒端部中心孔内放一钢球,千分表的平测头顶在钢球上,旋转主轴进行检验,千分表读数的最大差值,就是窜动量。
(2)注意事项:
千分表的平测头:如果不是则影响测量数值。
对测量珠拖加压力F:防止钢珠掉落。
(3)主轴轴向窜动对加工质量的影响
车端面→平面度;
车螺纹→螺距精度;
车外圆→表面的粗糙度。
b)主轴轴肩支承面的跳动:允差:0.02
(如上图所示)
(1)测量方法:将千分表测头顶在轴肩支承面靠近边缘处,旋转主轴,分别在相隔90°的四个位置上检验,四次中的最大差值。
(2)注意事项:
靠近边缘处:才是最大跳动量。
相隔90°四处:测量的精度较高。
支承面的跳动对加工质量的影响。
卡盘或其它夹具装在主轴上将产生歪斜;
影响被加工表面与基准面之间的相互位置精度;
内外圆轴度,端面对圆柱轴线的垂直度等。
4.主轴定心轴颈的径向跳动,允差:0.01
(如图所示)
(1)测量方法:将千分表固定在机床上,使其测头垂直触及主轴定心轴颈(包括圆锥轴颈)的表面,旋转主轴,千分表的最大差值。
(2)注意事项:
垂直被测面:包括有锥度的轴颈。
主轴窜动量对轴颈跳动量的影响:
δ实际值=最大读数/cos(a/2)(α为圆锥角)
(3)主轴定心轴颈的径向跳动对加工质量的影响。
a.用卡盘夹持工件车内外圆时:
加工表面与夹特面的同轴度圆度
多次装夹中加工出的表面的同轴度。
b.钻、扩、铰孔时引起孔径扩大以及工件表面粗糙度。
5.主轴锥孔轴线的径向跳动。
a)靠近主轴端面,允差:0.01
b)距主轴端面 或不超过300,允差:0.02
(1)测量方法:
在主轴锥孔中扦入一检验棒,将千分表固定在机床上,使其测头触及检验的圆柱面,旋转主轴,分别在a和b处检验,千分表的读数差值。
(2)注意事项:
相对主轴旋转90°检验三次:消除棒误差影响。
取四次结果的平均值:精确度较高。
主轴锥孔轴线的径向跳动对加工质量的影响:
两尖顶支承工件车削外圆时:a.圆度b.加工表面与中心孔的同轴度。c.多次装夹时对加工出的各表面有同轴度,工件表面粗糙度均有影响。
6.主轴轴线对溜移动的平行度。
a)在垂直平面内:允许公差:只许向上偏
b)在水平平面内:允许公差:0.015/300 只许向前偏
(1)测量方法:
在主轴锥孔中扦入一检验棒,把千分尺固定在刀架上,使千分表测头触及检验棒表面,分别在a、b两处移动溜板检验,千分表的每次最大差值。
(2)注意事项:主轴回转180°,两次测量结果的代数和的一半。
目的是:消除测量棒本身的误差,精度较高。
方向只许向上偏:由于工件本身的重量是垂直向下。
方向只许向前偏:由于工件在加工过程中受到切削。
(3)主轴轴线对溜板移动的平行度对加工质量的影响。
用卡盘或其文夹具夹持工件(即不用后顶尖支承)。车削内外圆时,刀尖移动轨迹与工件回转轴线在水平面内平行度误差→工件产生锥度;在垂直面平面内的平行度误差→工件素线的直线度。
7.架移动对主轴轴线的平行度:允许公差:140:0.018
(如图所示 即:)
(1)测量方法:将检验棒扦入主轴锥孔内,千分表固定在刀架上,使其触头在水平面内触及棒,调整小刀架的转盘位置,使千分表在棒两端的读数相等,再将表头在垂直面内触及检验棒,移动小刀架检验,将主轴旋转180°,同样检验一次,两次结果的代数和这半。
(2)注意事项:
先测水平面读数相等:防止在┴面测时,测头走弧线。
旋转180°检验:减少棒或锥孔与棒接触面的误差、精度提高。
(3)小拖板移动对主轴轴线的平行度对加工质量的影响。
用小拖板进给车削圆锥时→工件素线的直线度。
8.顶尖的跳动:允差:0.015(如图所示)
(1) 测量方法:将检验用的专用顶尖扦入主轴锥孔,用千分表进行检,使其触头垂直触瘃顶尖表面,旋转主轴,千分表的最大差值。
(2) 注意事项:
垂直被测面:顶尖表面是倾斜面。
主轴窜动量对跳动量的影响:δ实值=
(3)顶尖的跳动对加工质量的影响。
车外圆时→圆度。
加表面中的孔→同轴度
多次装夹时加工出的表面→同轴度
工件表面→粗糙度
以上8项是检验车床几何精度较为重要的项目内容,其次还包括下面7项的几何精度检验,由于测量较为简单就不作详细图解和分析,但也必须掌握和必须检验的项目内容。
1.溜板移动在水平面的直线度
(1)允差:0.02
(2)对加工质量的影响:车内外圆时,刀具纵向移动过程中前后位置发生变化,影响工件素线的直线度,影响较大。
2.尾座移动对溜板移动的平行度
a.在垂直平面内
b.在水平平面内
(1)a和b允差均为0.03,任一500长度上局部公差为0.02。
(2)对加工质量的影响:尾座移至床身导轨上不同纵向位置时,尾座套孔的锥孔轴线与主轴轴线会产生等高度误差,影响钻、扩、铰孔以及两顶尖支承工件车削外圆时的加工精度。
3.尾座套筒轴线对溜板移动的平行度
a.在垂直平面内 允差0.015/100(只许向上偏)
b.在水平平面内 允差0.01/100(只许向前偏)
对加工质量的影响:用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔时,刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差,使加工孔的直径扩大并产生喇叭形。
4.尾座套筒锥孔轴线对溜板移动的平行度
a.在垂直平面内 允差0.03/300(只许向上偏)
b.在水平平面内 允差0.03/300(只许向前偏)
对加工质量的影响:用装在尾座套筒锥孔中的刀具进行钻、扩、铰孔时,刀具进给方向与工件回转轴线不重合,引起被加工孔的孔径扩大和产生喇叭形;用两顶尖支承工件车削外圆时,影响工件素线的直线度。
5.床头和尾座两顶尖的等高度
(1)允许公差0.04;只许尾座高
(2)对加工质量的影响:用两顶尖支承工件车削外圆时,刀尖移动轨迹与工件回转轴线间产生平行度误差,影响工件素线的直线度;用装在尾座套筒锥孔中的孔加工刀具进行钻、扩、铰孔时,刀具轴线与工件回转轴线间产生同轴度误差,引起被加工孔径扩大。
6.丝杠的轴向窜动
(1)允差0.015
(2)对加工质量的影响:用车刀车削螺纹时,影响被加工螺纹的螺距精度。
7.由丝杠产生的螺距累积误差
a.任一300测量长度上为0.04
b.任一60测量长度上为0.015
对加工质量的影响:主轴与刀架间不能保持准确的运动关系,影响被加工螺纹的螺距精度。
机床的几何精度只能在一定程度上反映机床的加工精度,因为机床在实际工作状态下,还有一系列因素会影响加工精度。例如,在切削力、夹紧力的作用下,机床的零、部件会产生弹性变形;在内外热源的影响下,机床零、部件会产生热变形;在切削力和运动速度的影响下,机床会产生振动等等。所以目前生产中常通过切削加工出的工件精度来考核车床的加工精度,称为机床的工作精度。工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。
卧式车床的工作精度检验项目、检验工具和允差如下:
第一项:精车外圆的精度(试件材料为钢材).
1.检验性质:精车夹在卡盘中的圆柱试件(试件也可插在主轴锥孔中)。
2.切削条件:在圆柱面上车削三段直径当长度小于50mm时可车削两段直径。
3.检验项目:精车外圆的精度:
a.圆度;
b.圆柱度(任何锥度都应当大直径靠近床头端)。
4.允差(mm)
a. 圆度允差0.01(长度≤800) 或 0.02(800<长度≤1250);
b. 圆柱度在300测量长度上为:0.03(长度≤800)或 0.04(800< 长度≤1250) 两个相邻台的直径差不应大于最外面两个台直径差的75%。
5.检验工具:千分尺或精密检验工具。
6.备注:精车后在三段直径上检验圆度和圆柱度
a.圆度误差以试件同一横剖面内的最大与最小直径之差计;
b.圆柱度误差以试件任意轴向剖面内最大与最小直径之差计;
7.说明:
a.卧式车床精车外圆的表面粗糙度≤Ra2.5,
b.精密卧式车床精车外圆的表面粗糙度≤Ra1.25。
第二项:精车端面的平面度(试件材料为铸铁)。
1.检验性质:精车夹在卡盘中的盘形试件。
2.切削条件:精车垂直于主轴的端面
(可车两个或三个20mm宽的平面其中之一为中心平面)。
3.检验项目:精车端面的平面度。
4.允差(mm):300直径上为0.02(只许凹)。
5.检验工具:平尺和块规或指示器。
6.备注:用平尺和块规检验。也可用指示器检验:指示器固定在横刀架上,使其测头触及端面的后部半径上,移动刀架检验。指示器读数的最大差值之半,就是平面度误差。
7.说明:车削端面时允许不车环形带,只车削全部平面。若车环形带时,必留三个环形带。端面表面粗糙度不大于Ra0.5。
第三项:精车300mm长螺纹的螺距误差(试件材料为钢材)
1.检验性质:精车两顶尖间圆柱钢件的60°普通螺纹。
2.切削条件:试件螺距应与母螺杠螺距相同,直径应尽可能接近母螺杠的直径。
3.检验项目:精车300mm长螺纹的螺距误差。
4.允差(mm):a. 长度≤2000在300测量长度内为0。04 ;长度>2000最大工件每增加1000允差增加0.005 ,最大允差0.05。b.在任意50测量长度为0.015。
5.检验工具:专用精密检验工具。
6. 备注:精车后在300mm和任意50mm长度内进行检验,螺纹表面应洁净,无洼陷与波纹。
7.说明:a.车削时必须经过进给机构,不允许直接车削。
b.螺纹的左右侧面均应检验,工件直径应尽可能接近母丝杠直径,偏差为±2mm。
c.检验时应考核螺纹表面光滑,无波纹,无啃刀痕迹。
以上是车床几何精度的检验项目和工作精度检验项目的具体内容和测量方法以及各项的允差范围和检测时注意事项,具体阐述了床误差对加工质量所带来的影响。
四、撰写本文的价值
笔者考虑到测量工具的使用连贯性,测量时从最大到最小的直观性,测量时从关健到次要的顺程进行阐述,图文并进,重点突出,易以理解和掌握。
若能严格参照相关的检验项目和测量方法,制定易于操作和切实可行的检验和修理方案,既能保证车床的操作性能,又能提高车床精度检验或车床修理的工作效率。
五、结束语
本文是笔者十多年来在车床检验和修理方面的实践经验的技术性论文,自1998年3月本人被广东省劳动和社会保障厅评为技师以来,本人在技术上精益求精,刻苦钻研四新技术,于2003年8月被省厅评为讲师;同年10月被省厅聘为AotuCAD考评员;2004年被省厅聘为数控车考评员;2005年被省厅聘为加工中心考评员。由于车床检验项目和检验内容不断的更新和变换,加上编写本文的时间仓促,经验不够,不足之处垦请专家给予批评、指正,本人将尽心尽力为机械行业的发展添砖添瓦。
致谢:本文论在撰写中,得到汕头大学工程技术学院教授们和汕头轻机械厂工程师们的帮助和指导,并对本文的修改提供了宝贵意见,在此表示衷心的感谢。
参考文献
[1] 劳动部培训司编.机械制造工艺与设备.中国劳动出版社,1990.1
[2] 劳动部培训司组织编写.高级钳工技能训练.中国劳动出版社,1991.1
[3] 劳动部培训司组织编写.钳工工艺学.中国劳动出版社,1991.2
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收稿日期:2010-06-01