工艺与装备磨床床身导轨精度分析上海机床厂有限公司（200093）陈艳1概述装配是整个磨床制造过程中的后期工作，各种零部件需经过正确的装配，才能形成*终合格的产品。装配过程必须保证各个部件达到规定的精度，才能保证产品达到设计所规定的使用功能和质量要求。在装配过程中和装配之后，通过检测和调整，以保证零部件的尺寸、形状和位置关系。

　　床身是整台磨床的基础部件也是*重要的部件，是所有机床零部件的安装基准。床身材料一般为灰口铸铁，成份为石墨+珠光体或游离铁素体，牌号为HT25CXHT300等。由于铸铁件筋、壁的厚薄不均匀，会产生应力，切削加工时必须采取时效处理的方法设法把应力消除到*小程度。床身导轨的功用是为了保证运动部件（工作台）的方向精度。床身导轨的各项精度直接或间接地影响着工作的精度，特别是床身导轨产生的误差直接影响着工件的几何精度。

　　2导轨精度磨床床身导轨精度主要项目为：导轨在垂直面内的直线度、导轨在水平面内的直线度、导轨的平行度（也称为导轨的扭曲）。导轨在垂直面内的直线度是为控制运动部件（工作台）在运动过程中的高低起伏，即在工作台作任何运动时，台面应始终保持和主轴轴心线平行，并且台面到主轴轴心线的距离应始终保持不变，是机床一系列几何精度的根本，必须首先加以控制。

　　导轨在水平面内的直线度是为控制工作台在运动过程中的左右弯曲，其误差会直接影响所加工工件的几何精度，对于加工圆柱形工件的机床（例如外圆磨床），来说，其影响程度远超过垂直面内的直线度误差。

　　扭曲度是为控制工作台在运动过程中的倾斜，会影响工作台与导轨的良好接触，对所加工工件的几何精度也有直接影响。

　　直线度误差是相对于理想直线而确定的，这理想直线就是基准。由于基准位置不同，误差数值也不同。测量时所谓的理想直线称“测量基准”，而评定误差数值时作为依据的理想直线称为“评定基准”，就是说，测量时所得的数值一般不直接反映导轨的直线度误差，而必须在测量后再作基准转一数据处理，可用图解法或计算法。测量中应掌握几个原则：计量方向不变的原则，有限点测量的原则，节距测量法原则。

　　导轨在垂直平面内的直线度误差的测量方法有：水平仪测量法、自准仪测量法、跨步仪测量法。

　　其中水平仪测量法和自准仪测量法属于节距测量法，即测量过程是一步一跨，移动的距离和桥板的跨距相等，这种方法比较常用；跨步仪测量法是利用千分表测头和两个支脚测量，不常用。导轨在水平平面内的直线度误差的测量方法有：检验圆棒或平尺测量法、自准仪测量法、钢丝测量法。

　　3精度分析在机床的整个装配过程中，床身导轨的测量与刮削是一项非常重要的工作。为了保证导轨的各项精度，工艺上采取了一些措施：1床身导轨刮削前的控制要求导轨刮削前几何精度应符合工艺规定，并尽可能提高。一般平面刮削精度可以以下表，同时应控制导轨横截面的形状精度，一般采用校规放在导轨面上用塞尺检查要求0.05mm塞尺在各个导轨面上不得插入。

　　2重视安放床身的地基刚性床身导轨安放在刚性好的基础上，将对刮削工作起一个保证作用。特别是大型机床导轨，对基础的要求应根据土质性质和工件重量来确定。

　　33床身的局部附加负荷床身某局部刚性较差并在装配后要承受较大载荷时容易引起导轨局部的精度变化，刮削时可以采取配重方法把与部件相同重量的配重物装上作预先补偿。

　　平面刮削前的精度要求平面长度（mm）平面宽度（mm）允差（mm）34导轨的测量应控制选择一个合适的时间测量工作贯穿着刮削全过程，通过测量得到误差结果进行修正，因此测量工作不可忽视，床身刮削如在常温下工作，室内温度变化引起床身温度的变化而导致导轨精度产生变化，早上温度低导轨呈凹下或较小凸起，中午变热使导轨凸起较大，一般室温变化1C时，导轨在垂直面内直线度变化0.右。假设床身结构为长方体，当床身上下产生温差At（°C）时，导轨在垂直面直线度变化值S为：曲*小能外测出床身原来的形状。

　　如果采取某一规定的时间测量也可。

　　35排除外来干扰，确保刮削过程精度稳定外来干扰是指外界的影响，如机床的安放位置等。应避免安放在环境条件差、不通风、基础薄弱的地方。

　　6采用刮削精度补偿法根据零、部件精度变化规律和较长时间取得的经验数据，在零件刮削精度上给予一个补偿，规定误差方向或增减公差值。在装配过程中要仔细分析，才能确定。

　　现通过装配过程中实际碰到的问题来加以说明：例如：0320x1000规格的高精度外圆磨床床身长度为导轨参数：平导轨XV导轨x导轨中心距=55x60x210mm平、V导轨在水平面内、垂直面内的直线度允差：纵截面直径的一致性0 005mm在试磨时，此工件的纵截面直径的一致性多次测量下来的数据大多数在Q007-0008m叫呈中凸现象，超过设计规定0005mm的要求。经过分析，其原因是由于床身油池发热，热变形引起了床身导轨面垂直平在内的直线度的变化。床身油池温度升高，由于床身四周的筋壁吸热较快造成导轨中部产生中凹现象。试验证明：这类床身在温升达到18°C时，床身中凹变化在0 05-006mm；温升达到12°C时，床身中凹变化在0 04mm，温升达9°C时，床身中如果导轨热变形产生中凹现象，再加上原有的导轨的静态精度全长为0025mm，当油池温升达到18°C时，则机床*大床身中凹量大约为Q10mm左右。如图：这样的变化造成了工作台运动（左右移动）时工件中心与砂轮中心的等高发生变化，这时工件磨削的直线度变化是很小的，可以忽略不计，计算如下：例如：砂轮直径为：0400mm当工件中心与砂轮主轴中心等高差A为由于温升产生工件中心的变化量0icm则工件直线度的变化量e轴中心等高差mm由此可以看出其影响的程度是很小的。但是工件为什么会产生中凸现象呢，经过分析其主要原因是因为磨床大多采用“T型”

　　床身形式，由于机床本身的结构因素，当导轨垂直方向中部产生下凹或中凸时会造成导轨在水平面内直线度误差发生变化，水平面内直线度误差对工件的直线度（即纵截面内直径的一直性）影响很大，当床身导轨在垂直面内直线度变化为中凹时，此时水平面内直线度凸向砂轮架。反之，凸向平导轨。由于机床导轨长度和床身筋壁布局不是全部一样的，其两者变化规律只能从实践中去摸索和掌握。

　　根据我们的经验：￠320x1规格的高精度外圆磨床，床身导轨长度L=280Cmm，工件长度L=750mm，当床身导轨处于静态时，水平面内直线度全长为凸向砂轮架002当机床运转后油池温度提高，温升随之提高，导轨在垂直面内的直线度中凹0 05mm，此时，实测导轨水平面内的直线度凸向砂轮架004nm，当导轨在水平内的直线度凸向砂轮架时，工件试磨后呈现出中凸状态，导轨误差反映到工件的直线度误差为：A――导轨在水平面内直线度其直径方向上得到的误差为：26=由于在磨削过程中大多通过两端实现进给，砂轮与工件在顶尖支承力下，以及砂轮较锐利，易使两端外圆尺寸磨小，因此使得工件中凸误差也增加。

　　为了改善工件呈中凸状态和达到规定的精度要求，除了改善机床床身油池温升外，工艺上采取了误差补偿法这种方法经过试验（试磨）是比较成功的一种措施。

　　将床身导轨在水平面内的直线度采取控制方向的工艺措施（标准中没有规定误差方向）。根据机床导轨的变形规律，确定其误差数值和方向。

　　例如上面一个例子，采取导轨在水平面内直线度静态几何精度测量应达到001mm（通过刮削达到），且凸向平导轨，当温度变化后实际凸向砂轮架为0右此时计算工件直线度为：S=00007mm换算到其直径方向上为0 0014加上其他各种磨削的因素，保证工件在纵截面内直径一致性在0 003~0004符合规定的精度要求。

　　4结论由此可以看出，床身导轨的直线度误差，将会直接影响其他各项精度的测量结果。因此，在装配过程中，要经过多次的测量、分析才能保证床身导轨的精度。