单住数控立式车床刀架精度提升方法研究

周冬

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔161000）

1 概述

为了提高我公司单住立式数控车床刀架在半闭环情况下的使用精度，降低生产制造成本，减少故障环节，所以对机床1J68 刀架半闭环精度进行测试，用以检验刀架在半闭环情况下能否达到全闭环的使用要求，同时在此试验机床上附带进行静压导轨试验，用以探索静压技术用在立式车床刀架上的应用经验。

2 研究方法

2.1 结构改进

（1）原有滚滑结构改为静压导轨结构。

（2）提高斜铁端头调铣时垂直关系精度，如图1 所示为正确的垂直关系，斜铁端面与基准A 垂直，图2 为错误的垂直关系，斜铁端面与基准B垂直，实际斜铁垂直关系如图2 所示，这样会导致斜铁端头压块把紧后斜铁会产生偏转力，增大刀架摩擦阻力。

图1 斜铁与压块把合面垂直关系示意图

图2 实际加工错误情况示意图

（3）丝杠安装误差较大，通过从新装配发现丝杠在端头锁紧螺母紧固后会出现弯曲现象，弯曲数值为0.2mm，如图3 所示，在表1位置通过推表找出丝杠圆弧最高点，置0，然后将丝杠旋转180°，百分表显示误差为0.2mm，表2 位置为0.07mm，表三是0.01mm，松开端头锁紧螺母，在按以上方法推表检验，发现误差变小表1 为0.01mm，表二为0.01mm，表三为0 可以判断是通过螺母锁紧后导致丝杠变形，分析是在丝杠螺纹加工误差导致及螺纹型位公差超差导致，通过调整锁紧螺母前段调整垫（将调整垫，磨斜0.02mm），在按以上方法检验，发现表1 为0.05mm，表2 为0.01mm，由于丝杠在自然状态下检验，丝杠自身有0.05mm 的弯曲，弯曲点接近表1位置，用锁紧螺母无法矫正弯曲，所以认为此数值为丝杠安装最佳状态。

图3 丝杠检验示意图

（4）原刀架上下压板更改结构，从新制作上，下压盖。

（5）对斜铁把合方式进行改进。如图5 所示，斜铁2，通过档块3把合到转座1 上，在安装之前，斜铁要经过调磨，刮研，调铣斜铁端头等多道加工工序，在此过程中斜铁软袋粘接面与端头的垂直度，和转座1：50 斜面与转座端头挡块把合面的垂直度的角度一致性不容易保证，在机床刀架上就发现此问题，如图7 所示，在不安装滑枕的情况下安装斜铁，在挡块3 螺钉把紧前，用千斤顶4，将斜铁顶靠，使之与滑座贴合，0.02mm塞尺不入，然后紧固把合螺钉，撤去千斤顶4，发现四根斜铁均下塞尺最大一个下塞尺0.7mm，最小一个下塞尺0.3mm。

图4 转座返修示意图

图5 斜铁安装方式示意图

2.2 装配过程中的关键环节及保障手段

（1）滑座导轨面的刮研及精度的保障示意图。

图6 刀架大面导轨调整涂胶示意图

（2）斜铁的调磨与刮研。斜铁的软带粘接面经试验室高精磨床调磨后，接触良好，1：50 斜面由于角度误差，基础不良，如果通过刮研校正时间过长，使用调整工装按斜铁背面（1；50 处），接触情况适当调整斜铁角度，会大大缩短刮研周期，结构原理如图7 所示。

图7 斜铁调磨工装示意图

在这里为了验证斜铁软带粘接导轨面，经过高精磨床调磨与刮研两种方法在封油效果的差别，8 根斜铁导轨面采用调磨加工方法，其他平面采用刮研工艺，由于空间狭小，刮研难度较高，制作特殊刮刀进行刮研，严格控制刀痕深度，保证了刮研精度但效率较低，周期较长。

（3）导轨面与检棒平行度的测量。如图8 所示对于平面导轨A面精度检验相对容易，检验数值也相对准确，不过也发现这种检验方法不能检验平面内四个导轨面的共面度，在此次试验中也没能找到更有效地方法，有待以后探索研究。

图8 平面导轨精度检验示意图

图9 渡面导轨精度检验示意图

如图9 所示，对渡面B面的检测难度较大，主要原因是杠杆百分表深入箱体内部过深，在看表时处于斜视状态无法准确读数，同时因为表座较重，表杆需要伸出较长，推表时候容易出现误差，针对表座较重的情况，采用翻转转座，使渡面向下从垂直推表变成水平推表，针对读数困难问题采用相机内部录像，记录推表数值的办法，但此方法只是临时解决方案，还带后续研发更为准确的方法。

2.3 关键部件的精度检验

（1）由于受检测手段限制，只对刀架丝杠两段端跳动进行检验。如图10 所示，将V型铁置于平台上，丝杠置于V型铁上，推表将丝杠两端找平，然后检验丝杠与平台的平行度，每检验一次数据后将丝杠旋转90 度，旋转4 次，发现在丝杠趋近电机安装位置处，存在0.05mm的跳动量，即丝杠存在弯曲现象。

图10 丝杠检验示意图

（2）刮研精度检验。制作25X25 的方形检验卡，检验刮研精度，引入气源连接在导轨面润滑油入口处，通过空气加压，检验有无明显泄露部位，通过观察气动压力表数值，检验各导轨面在相同气压和流量条件下的压力保持性，由于没有有效监测空气流量装置，所以未对每个静压腔空气流量的一置性进行检验（由于缺少试验验证所以不能说压力不同的导轨面加工精度存在差异，此种检验方法有待后续专门实验验证）。

综上所述，本次试验实现了提高机床半闭环精度，取代全闭环使用的目的，节约了成本，降低了辅助环节，对减少故障率有一定帮助，静压结构在刀架上的应用，提高了机床刀架灵敏度，改善了润滑状态，同时由于不在使用滚动导轨块，降低了生产成本，和用户维护成本。