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數控車床滾（gǔn）珠絲杆安裝精度測量裝置設計

2020-6-8 來源：-- 作（zuò）者：-

【摘要】 滾（gǔn）珠絲杆的安裝精度直接影響零件的加工精度（dù），在安裝絲杆（gǎn）時必須保證其安裝精度滿足相應的要求，絲杆安裝時（shí）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（zhū）絲杆（gǎn）安裝時打表（biǎo）檢測困難（nán）、精度低的情況，設計一種結構簡單（dān）、使用方便、測量快速準確的（de）測量裝置，能同時測量滾珠絲杆相對於床身基準麵水（shuǐ）平方向和垂直方向（xiàng）的精度。

【關鍵詞】 數控車床；滾珠（zhū）絲杆；安裝（zhuāng）精度；測量裝置

1 引言

滾珠絲杆是（shì）數控車床進給傳動（dòng）係統（tǒng）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（dòng）執行件（刀架（jià）或拖板）的直線移動。滾珠絲杆的安裝精度直接影（yǐng）響零件的加工精度，在安裝絲杆時必須保（bǎo）證其（qí）安裝精度滿足相應的要（yào）求，絲杆安（ān）裝時的精度測量是機（jī）床裝配工藝上（shàng）尤為重要的一道工序（xù）。因此，研究設計一種快速、準確的數控車床滾珠絲杆安裝測量裝置是非（fēi）常（cháng）必要的。本文（wén）通過對數控車床縱向絲杆（gǎn）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（kě）以同時滿足數控車床縱向滾珠絲杆在水（shuǐ）平向和垂直向直線度的測量（liàng）要求，降低了（le）勞（láo）動強度（dù），提高（gāo）了測量精度（dù）和效（xiào）率。

2 數控車床絲杆安裝結構（gòu）分析（xī）

數控（kòng）車床滾珠絲杆安裝結構如圖1所示，滾珠絲杆3由（yóu）前軸承座11和後軸承座2固定安裝在床身1上，滾珠絲杆螺母安裝在絲杆螺母座4上，絲杆螺母座4固定在溜板箱5上，溜板箱5用螺（luó）紋連接固（gù）定在大拖（tuō）板 6 上，當滾動絲杆 3 轉動（dòng）時就帶動大拖板 6在床身1的V型導軌（俗稱大（dà）山）9和矩形（xíng）導軌11上做直線運動，實現數控車床的（de）縱向進給傳動。由此可（kě）知，絲杆前後（hòu）軸（zhóu）承座安裝在床身上後，必須使滾珠絲杆的中（zhōng）心軸線與床身導軌麵在垂直方向（xiàng）上和水平方向上都保持一定的平行度，即滾（gǔn）珠絲杆在這兩（liǎng）個方向上的直線度，這就是滾珠絲杆的安裝精度。在裝配過（guò）程中，裝（zhuāng）配者必（bì）須測量滾珠絲杆的安裝精度，使其在數控車床要求的精度範圍內，才能將前後軸承座正確的（de）固定在床身上實現滾珠絲（sī）杆的安裝。

為了測（cè）量（liàng）滾珠絲杆垂直方（fāng）向和水平方向（xiàng）上的直線（xiàn）度，可以通過在這兩個平麵上用百分表進行打表檢測，由於滾珠絲杆表麵有螺紋凹槽，當將百分（fèn）表放（fàng）在滾珠絲杆表麵時，滾（gǔn）珠絲（sī）杆轉動一定角度後滾珠絲（sī）杆螺牙間的凹槽轉動到百分表觸頭位置時，百分（fèn）表觸頭即碰不到滾珠絲杆的螺牙，百分表（biǎo）的（de）讀數也就無效了，除非工作人員能夠非（fēi）常快速地完（wán）成測量（liàng），另外由於滾珠絲杆的長（zhǎng）度較長，在（zài）測量時至少需要測量兩（liǎng）端和中間三個位置，采用上述方（fāng）法測量精度低，要在滾珠絲杆轉動（dòng）過程中用百分表測量滾珠（zhū）絲杆在水平向（xiàng）和垂直向的直線度非常困難（nán）。為了讓百分表觸頭在（zài）絲杆（gǎn）轉動時能一直接觸到被測表麵，在滾珠絲杆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（kòng）車床滾珠絲杆裝配結構圖

3 絲杆安（ān）裝精度測量（liàng）裝置結構設計

3.1 定位方案設計

根據數控車床滾珠絲杆的安裝結（jié）構和特點可知，滾珠絲杆的（de）安裝基準應該和大拖板的安裝（zhuāng）基準一致，即（jí）以床身上 V 型（xíng）導軌（guǐ）和矩型（xíng）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（huá）動，同時觀察百分表的讀（dú）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（shè）計

如圖2所示，該測量（liàng）裝置由百分表⑥5、百分表⑥7和測量架三部分組成，百分表⑥5 測量滾珠絲杆（gǎn） 9 水平方向的精度，百分表（biǎo）⑥7測量滾珠絲（sī）杆9垂直方向（xiàng）的精度，測量架由定位部分支板2 和測量部（bù）分側支板 4 組成。支板 2 的下平麵（miàn）裝（zhuāng）有定（dìng）位棒 3 和滑塊 1 分（fèn）別與床身 19 的 V 型導軌麵和矩形（xíng）導軌麵配合實現定位，並且可在機床導軌上滑動。支板2的（de）一端與側支板（bǎn）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（chuí）直測量轉接裝置 8 連接，百分表⑥7 與水平測量轉（zhuǎn）接裝置6連接。

圖2 數控車床滾珠絲杆（gǎn）安裝精度測量裝置結構示意圖

圖3 數控車床（chuáng）滾珠絲杆安裝精度測量裝置裝配圖（tú）

如圖3所示，垂直向測量轉接裝置包括百分表安裝架⑥7、L形杠杆13、定位（wèi）軸6、彈簧⑥14。側支板4設（shè）置有通槽⑥，通槽⑥與滾珠絲杆 12 的軸線相互垂直。L 形杠杆 13 包括主體、水平臂、垂直臂，主（zhǔ）體通過圓柱銷 18 定位在側支板（bǎn） 4 的通槽⑥中，並且可在（zài）通槽⑥中繞（rào）圓柱銷18自由擺動，水平臂向床身19一側延伸至滾（gǔn）珠絲杆（gǎn）12上側（cè）邊緣，垂直臂在通槽⑥中向上（shàng）延伸。百分（fèn）表（biǎo）的安裝架⑥7連接在通（tōng）槽⑥的外側邊緣，百分表安裝（zhuāng）架⑥7設有定位孔，定位軸 6 設置在定位孔（kǒng）中，且內側延伸至通槽⑥中，彈簧（huáng）⑥14 套在定（dìng）位軸 6 外，且彈簧⑥14 兩端分別與定位軸（zhóu） 6 的內側突台及（jí） L 形杠杆 13 的垂直臂相（xiàng）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 形杠杆 13 的垂直臂相接觸。

如圖3所示，水平向測量轉接裝置（zhì）包括百（bǎi）分表安裝架⑥9、套筒 10、滑動階梯軸 11、彈簧（huáng）⑥16。側支板 4 設置通槽⑥，套筒 10設置在通槽（cáo）⑥中，滑動階梯（tī）軸 11 設置在套筒 10 中，滑動階（jiē）梯（tī）軸11 內側向床身 19 垂直延伸至滾珠（zhū）絲杆 12 側緣，彈簧⑥16 套在滑動階梯軸11外，彈（dàn）簧⑥16兩端與套筒（tǒng）10內壁（bì）及滑動階梯軸11的台階麵相抵。百分（fèn）表安裝架⑥9 與側（cè）支板 4 連接，百分表⑥8 安（ān）裝在百（bǎi）分表安裝架⑥9 上，且量觸頭延伸至滑動階梯軸 11 端麵與外側端麵相接觸。

3.3 測量裝置工（gōng）作原理（lǐ）

圖 3 所示，測（cè）量時，將兩條定位棒 3 定（dìng）位放（fàng）置在床身 19 的 V型導軌麵上，滑塊 1 放置（zhì）在床身 19 矩形導軌麵上。測量部（bù）分由側支板4完成，支（zhī）板2與側支板4用腰形孔相聯接，便（biàn）於調整。垂直向測量轉接裝置的L形杠杆13的水平臂延伸至Z向滾珠絲杆12 上側邊緣，用於測量滾珠絲杆 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（xiàng）測量轉接裝置的滑動階梯軸11 內側延伸至 Z 向（xiàng）滾珠絲杆 12 外側邊緣，測量（liàng）抵壓塊 17 與 Z 向（xiàng）滾珠絲杆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（zhū）絲杆12水平和（hé）垂直方向的直線度時（shí），隻需在床身19上來（lái）回移（yí）動測量架，就可以由兩塊百（bǎi）分表同時讀出滾珠絲（sī）杆12任意點的水平和垂直方向的跳動（dòng）精度值（zhí）及直線度的精度值。

4 結（jié）論

本設計主要為了解決數控車床縱向滾珠絲杆（gǎn）能快（kuài）速調試、準確安裝，而研究設計了一種結構簡（jiǎn）單、使用（yòng）方便、測量精度高的測量裝置，能同時測量滾珠絲（sī）杆相對於床身基準麵水平（píng）方向和垂直方向的精度。滿足了（le）機床裝配的工藝要（yào）求，提高了生產率和經濟效益（yì），具有很高的使用價值（zhí），值得（dé）推（tuī）廣。

（來源：廣西科技大學（xué）鹿山學（xué）院；作者（zhě）：黃豔，賴玉活，黎鑫澤，徐琦，晏港

）

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