尺寸链计算在机床生产中的应用-.pdf

尺寸链计算在机床生产中的应用 沈阳机床股份有限公司 辽宁 1 1 0 1 4 1 鲁卓董世全王晓雷范瑜 尺寸链 的计算是机械产品设计和制造过程中必 不可少的环节 ，合理的进行尺寸链的计算和公差分 配能在保证产 品质量的情 况下 ，降低生产难度和生 产成本 ，生产 出质量好、价格便宜的产 品。以前 ， 国内机床制造仍以手工修 配为主 ，此方法适应单件 小批量生产和产 品试制 ，但生产效率和性能的稳定 性无法保证 。在此种情况下 ，尺寸链计算一直被忽 视或没有在生产实际 中体现。针对机床 市场发展形 势 ，结合实际制造水平 ，对机床的部分结构进行了 尺 寸链分 析 ，重 新分 配了相关部 件 的尺寸精 度 ， 并在实践中推广 。本文以轴承支座部分 为例进行说 明。 1 ． 原尺寸链的缺陷 丝杠 支撑 轴承 采用 背对 背布 置 ，轴承 外环 由 支座 的台阶定位 ，由压盖压紧 ，具体结构如 图I 所 ，下 。 此 处 为 防 止 轴承外 环定 位 不稳 ，传统 的工艺方 法 ， 是 测量轴 承端 面至支座 端面 的 距 离L，然 图1 轴承支座 1 ． 支座2 ． 轴承3 ． 压盖4 ． 丝杠 后去配磨压盖处的相应位置 ，保证安装压盖后 ，要 求压盖 的法兰面与支座的端 面留有微小缝隙0 ． 0 2 ～ 0 ． 0 4 mm，借此确认轴承外环 被压紧 ，而压盖处也 为此设计有修配余量 ，如图2 所示 。 这 样 的方 法可 以不 考虑尺 寸链 中各组成环 的公差是 多少 ，更不用 考虑实 际零部件 的精度 图 2 压盖留有1 m m 调整量 为多少 ，1 ram的调整量遮盖了所有的问题 ，但也给 装配带来麻烦 ，造成 了实际操作 中必须个个测量 、 个个修配。 2 ． 新尺寸链的计算 按照图样原有设计尺寸制造 ，必然导致安装时 的修配 ，且 目前加工相关零件的设备 已经全部是先 进的数控机床 ，如此简单零件的加工误差的范围和 方向已经完全在可控的范 围内，同时也没有增加加 工成本 ；而轴承 作为精 密零部件 ，其宽 度的尺寸 精度一贯稳 定 。因此 ， 对支座和压 盖的尺寸精 度进行 了重 新分配 ，尺 寸 链 如 图 3 所示 。 一 l 】 ／ ／ ／／ ， 粥 l l l l ‘ F ， K 一 A2 图3 尺寸链示意图 保 留安 装后的缝隙要求A 。 0 0 ．。0 4 m m，以此作为 封闭环 ，进行尺寸链计算 ，设计尺寸精度。可得尺 寸链计算方程 A0 2 3 一 A1 1 实际影响此处安装精度是各尺寸 的公差 ，所以 可按式 1 计算分配公差 ，即式 1 可变为 E o E 2 E 3 E 1 2 其 中 支 座 的 轴 承 孔 深 的 公 差 ，E 一3 0 ． 01 5～0 ． 0 2 一0 ． 0 4 5～一0． 0 6 ram为 轴承的 公差 ，E 为压盖 凸台的 公差 。根据 对现有 机床加 工零 件 的 精 度统计 和加 工此结构零件的实验 ，表 明 I E l 和 I E I 可以不费力的达到0 ． 0 5 mm，由 于两者 的加工难 度等 同 ，所以平 均分配 两者的公 差 ，从 尺寸链分布可 以令 参磊 冷 加 工 6 3 ， 立式加工中心主轴与工作台不垂直 给加工带来的影响 河南中光学集团有限公司 南阳4 7 3 0 0 6 胡飞嘉 立式加工中心主轴的重量全靠立柱来支撑 ，在 长期的使用过程中，往往会发生主轴箱的微量前倾 下坠现象 ，从而造成主轴 轴线与工 作台台面 不垂 直 。通常新机床验收时主轴对工作台的垂直度合格 的 ，但使用 几年后就会发 生主轴 因 自重而前倾 下 坠的现象 。这种垂直 度误 差不是随 机的 ，肯定是 y 方 向不垂直 在3 0 0 mm长内大约误 差0 ． 0 3 mm左 右 ， 方 向几乎不受影响 。当主轴对工作台不再 垂直后 ，会对加工带来如下影响 1 ． 影响的几个方面 1 影响孔找正精度加工中心上找正孔时 ， 通常是用磁性表座吸到主轴端面上 ，然后通过很长 的表架杆连接百分表 ，找正孔的中心后用立铣 刀加 工零件 。由于立铣刀的长度远 比表架杆的长度短 ， 造成找正时和加工时主轴z向位 置明显不 同，有时 高低相差2 0 0 mm以上 。这必然导致找正的 中心和加 工时的中心不重合 ，通常是找正的中心在实际孔 中 心位 置的 一y 方向0 ． 0 2 mm左右 。 2 影响 已加工表面与底面的平行度 或与侧 面的垂直度 如果把工件压在工作台上铣上表面 ， 本来主轴轴线和工作台不垂直 ，而操作者加工时认 为是垂直的 ，则铣 出的面肯定与底面不平行 。如果 用平 13 钳夹住工件则是加工的表面与侧面不垂直 。 沿 方 向走刀时 ，铣 出的面是内高外低的斜面 ；沿 y 方 向走刀时 ，铣 出的面是大椭圆弧面 。用直径较 小的立铣刀时还不太明显 ，用飞刀时则非常严重。 3 会造成钻头的急剧磨损这是因为钻头的 运动方向和轴线不重合造成的。如果钻头较小 ，钻 孔较深 ，还会造 成钻头 “ 飘 ”的 问题 即定心 不 好 。 2 ． 结语 综上所述 ，操作者在加工精密零件时要复查主 轴对工作台的垂直度 ，加 工时做到心 中有数 。找正 时，尽量不要使百分表离主轴端面太远。如果机床 主轴对工作台的垂直度不好 ，则在铣面时尽量沿 y 方向走刀 ，并适当减少两刀之间的间距多走几 刀， 以提高表面质量。如果零件有严格的平行度要求 ， 或者零件上的孔对平面有严格的垂直度要求，则应 考虑在精度更高的机床上加工。MW 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 1 5 E 一E 3 带入式 2 得 E一E3 一0 ． 0 3～一0 ． 0 5 mm 4 这样 ，支座孔深的尺寸为L 。0 ．。0 3 mm，压盖 凸台 高为 ．器mm。 3 ． 试验结果 连续试 验跟踪 l 0 台机床 ，每 台机床 有3 处此种 结构 ，完全满足轴承压盖的安装要求，并对丝杠轴 向跳动、径 向跳动 、定位精度等检测结果表明，完 全满足 出厂要求。且每台机床节省安装时 间1 ． 5 h ， 6 4 劬 晓 ⋯参 磊 籼工 试 验所用机床 的原有装 配周期为 l l O h ，仅此 处改 进 ，在原来生产l 0 台机床的时 间内，就可以多生产 出约 1 ． 5 台机床，经济效益不言而喻。 4 ． 结语 随后 ，在相同的结构上迅速推广 ，也均获得了 成功 。采用相 同的完全互换的尺寸链计算方法 ，对 机床的其他部位 ，如压板镶条、进给轴之间的运动 几何精度等项 目的分析和试验 ，也取得 了满意的结 果 ，使机床装配走上了逐步摆脱以修 配为主的生产 模式 ，向 “ 只装不配”的高效生产方式迈进。MW 收稿 日期2 0 1 3 0 3 2 2