數控車床滾珠絲桿安裝精度測量裝置設計
2020-6-8 來源：-- 作者：-
【摘 要】 滾珠絲桿的安裝精度直接影響零件的加工精度，在安裝絲桿時必須保證其安裝精度滿足相應的要求，絲桿安裝時的精度測量是機床裝配工藝上尤為重要的一道工序。針對數控車床滾珠絲桿安裝時打表檢測困難、精度低的情況，設計一種結構簡單、使用方便、測量快速準確的測量裝置，能同時測量滾珠絲桿相對于床身基準面水平方向和垂直方向的精度。
【關鍵詞】 數控車床；滾珠絲桿；安裝精度；測量裝置
1 引言
滾珠絲桿是數控車床進給傳動系統中最常用的傳動元件，其作用是將伺服電機的旋轉運動轉換成運動執行件（刀架或拖板）的直線移動。滾珠絲桿的安裝精度直接影響零件的加工精度，在安裝絲桿時必須保證其安裝精度滿足相應的要求，絲桿安裝時的精度測量是機床裝配工藝上尤為重要的一道工序。因此，研究設計一種快速、準確的數控車床滾珠絲桿安裝測量裝置是非常必要的。本文通過對數控車床縱向絲桿安裝的結構特點及檢測要求進行分析，設計了一種手動便攜式的精度測量裝置，可以同時滿足數控車床縱向滾珠絲桿在水平向和垂直向直線度的測量要求，降低了勞動強度，提高了測量精度和效率。
2 數控車床絲桿安裝結構分析
數控車床滾珠絲桿安裝結構如圖1所示，滾珠絲桿3由前軸承座11和后軸承座2固定安裝在床身1上，滾珠絲桿螺母安裝在絲桿螺母座4上，絲桿螺母座4固定在溜板箱5上，溜板箱5用螺紋連接固定在大拖板 6 上，當滾動絲桿 3 轉動時就帶動大拖板 6在床身1的V型導軌（俗稱大山）9和矩形導軌11上做直線運動，實現數控車床的縱向進給傳動。由此可知，絲桿前后軸承座安裝在床身上后，必須使滾珠絲桿的中心軸線與床身導軌面在垂直方向上和水平方向上都保持一定的平行度，即滾珠絲桿在這兩個方向上的直線度，這就是滾珠絲桿的安裝精度。在裝配過程中，裝配者必須測量滾珠絲桿的安裝精度，使其在數控車床要求的精度范圍內，才能將前后軸承座正確的固定在床身上實現滾珠絲桿的安裝。
為了測量滾珠絲桿垂直方向和水平方向上的直線度，可以通過在這兩個平面上用百分表進行打表檢測，由于滾珠絲桿表面有螺紋凹槽，當將百分表放在滾珠絲桿表面時，滾珠絲桿轉動一定角度后滾珠絲桿螺牙間的凹槽轉動到百分表觸頭位置時，百分表觸頭即碰不到滾珠絲桿的螺牙，百分表的讀數也就無效了，除非工作人員能夠非?？焖俚赝瓿蓽y量，另外由于滾珠絲桿的長度較長，在測量時至少需要測量兩端和中間三個位置，采用上述方法測量精度低，要在滾珠絲桿轉動過程中用百分表測量滾珠絲桿在水平向和垂直向的直線度非常困難。為了讓百分表觸頭在絲桿轉動時能一直接觸到被測表面，在滾珠絲桿和百分表之間設計一個測量架，當移動測量架時百分表可以同時測量兩個方向的直線度。
圖1 數控車床滾珠絲桿裝配結構圖
3 絲桿安裝精度測量裝置結構設計
3.1 定位方案設計
根據數控車床滾珠絲桿的安裝結構和特點可知，滾珠絲桿的安裝基準應該和大拖板的安裝基準一致，即以床身上 V 型導軌和矩型導軌為定位基準安裝。檢測時模擬大拖板的運動使測量裝置在導軌上滑動，同時觀察百分表的讀數，測出水平方向和垂直方向的直線度。
3.2 測量裝置結構設計
如圖2所示，該測量裝置由百分表⑥5、百分表⑥7和測量架三部分組成，百分表⑥5 測量滾珠絲桿 9 水平方向的精度，百分表⑥7測量滾珠絲桿9垂直方向的精度，測量架由定位部分支板2 和測量部分側支板 4 組成。支板 2 的下平面裝有定位棒 3 和滑塊 1 分別與床身 19 的 V 型導軌面和矩形導軌面配合實現定位，并且可在機床導軌上滑動。支板2的一端與側支板4垂直連接，側支板 4 上裝有垂直測量轉接裝置 8 和水平測量轉接裝置 6，百分表⑥5 與垂直測量轉接裝置 8 連接，百分表⑥7 與水平測量轉接裝置6連接。
圖2 數控車床滾珠絲桿安裝精度測量裝置結構示意圖
圖3 數控車床滾珠絲桿安裝精度測量裝置裝配圖
如圖3所示，垂直向測量轉接裝置包括百分表安裝架⑥7、L形杠桿13、定位軸6、彈簧⑥14。側支板4設置有通槽⑥，通槽⑥與滾珠絲桿 12 的軸線相互垂直。L 形杠桿 13 包括主體、水平臂、垂直臂，主體通過圓柱銷 18 定位在側支板 4 的通槽⑥中，并且可在通槽⑥中繞圓柱銷18自由擺動，水平臂向床身19一側延伸至滾珠絲桿12上側邊緣，垂直臂在通槽⑥中向上延伸。百分表的安裝架⑥7連接在通槽⑥的外側邊緣，百分表安裝架⑥7設有定位孔，定位軸 6 設置在定位孔中，且內側延伸至通槽⑥中，彈簧⑥14 套在定位軸 6 外，且彈簧⑥14 兩端分別與定位軸 6 的內側突臺及 L 形杠桿 13 的垂直臂相抵，百分表⑥5 安裝在百分表安裝架⑥7 上，且測量觸頭延伸至通槽⑥中與 L 形杠桿 13 的垂直臂相接觸。
如圖3所示，水平向測量轉接裝置包括百分表安裝架⑥9、套筒 10、滑動階梯軸 11、彈簧⑥16。側支板 4 設置通槽⑥，套筒 10設置在通槽⑥中，滑動階梯軸 11 設置在套筒 10 中，滑動階梯軸11 內側向床身 19 垂直延伸至滾珠絲桿 12 側緣，彈簧⑥16 套在滑動階梯軸11外，彈簧⑥16兩端與套筒10內壁及滑動階梯軸11的臺階面相抵。百分表安裝架⑥9 與側支板 4 連接，百分表⑥8 安裝在百分表安裝架⑥9 上，且量觸頭延伸至滑動階梯軸 11 端面與外側端面相接觸。
3.3 測量裝置工作原理
圖 3 所示，測量時，將兩條定位棒 3 定位放置在床身 19 的 V型導軌面上，滑塊 1 放置在床身 19 矩形導軌面上。測量部分由側支板4完成，支板2與側支板4用腰形孔相聯接，便于調整。垂直向測量轉接裝置的L形杠桿13的水平臂延伸至Z向滾珠絲桿12 上側邊緣，用于測量滾珠絲桿 12 的垂直方向跳動精度，跳動精度數值由百分表⑥5讀出；水平向測量轉接裝置的滑動階梯軸11 內側延伸至 Z 向滾珠絲桿 12 外側邊緣，測量抵壓塊 17 與 Z 向滾珠絲桿12相接觸，水平方向跳動精度數值由百分表⑥8讀出，測量滾珠絲桿12水平和垂直方向的直線度時，只需在床身19上來回移動測量架，就可以由兩塊百分表同時讀出滾珠絲桿12任意點的水平和垂直方向的跳動精度值及直線度的精度值。
4 結論
本設計主要為了解決數控車床縱向滾珠絲桿能快速調試、準確安裝，而研究設計了一種結構簡單、使用方便、測量精度高的測量裝置，能同時測量滾珠絲桿相對于床身基準面水平方向和垂直方向的精度。滿足了機床裝配的工藝要求，提高了生產率和經濟效益，具有很高的使用價值，值得推廣。
（來源：廣西科技大學鹿山學院；作者：黃 艷 ， 賴 玉 活 ， 黎 鑫 澤 ， 徐 琦 ， 晏 港
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