可調(diào)式同心檢棒的設(shè)計(jì)

白連杰

(蘇州江源精密機(jī)械有限公司，江蘇蘇州 215143)

隨著數(shù)控機(jī)床工作精度要求的不斷提高，高精度機(jī)床的安裝精度必然也隨之提高，滾珠絲杠副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的安裝精度的高精度化成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)一般是由兩端支承軸承座及中間絲母座組成。滾珠絲杠結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在機(jī)床裝配滾珠絲杠過(guò)程中，滾絲絲杠的3個(gè)支承孔的同軸度檢測(cè)調(diào)整時(shí)，一般是在各基準(zhǔn)孔中安裝同心檢套和同心檢棒的方法進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，俗稱號(hào)三點(diǎn)。其工藝操作步驟是首先將兩軸承座和絲母座內(nèi)穿入同心檢套和同心檢棒，然后找正絲母座與機(jī)床導(dǎo)向?qū)к壍钠叫卸龋又唇z母座位置，調(diào)整兩軸承座與絲母座的同軸度，其安裝工藝示意圖如圖2所示。

這種調(diào)整三支承孔同軸度的方法在各種機(jī)床的裝配過(guò)程中應(yīng)用較普遍，但同心檢棒、同心檢套、各零件孔均存在不可消除的制造間隙誤差，其實(shí)際測(cè)量結(jié)果與理論值有一定的誤差。例如:軸承座孔φ100H6、檢套外圓 φ100g5、檢套內(nèi)孔 φ40H6、檢棒外圓 φ40g5，三件組合后其同心檢棒實(shí)際軸線與理想軸線高度誤差值最大相差0.044 mm，這樣往往使安裝后的支承軸承孔和絲母座孔的同軸度誤差較大，造成絲杠撓度增大、徑向偏置載荷增加、引起絲杠軸系各環(huán)節(jié)的溫度升高、熱變形變大和傳動(dòng)扭矩增大等一系列嚴(yán)重后果。如果針對(duì)同一基本尺寸孔而制造多種規(guī)格的檢套來(lái)適應(yīng)其公差變化值，其工裝成本會(huì)大大提高，同時(shí)該方法也存在著檢具的迫裝以及檢具損壞后不可修復(fù)后再用的缺點(diǎn)，因此采用同心檢棒與同心檢套配合的找正方法進(jìn)行滾珠絲杠副的安裝已不符合機(jī)床的高精度要求。我們需要尋找一種更科學(xué)合理的安裝調(diào)試方法。

1 工藝要求

新的安裝工藝方法應(yīng)具有以下幾點(diǎn)以解決原裝配工藝方法的不足:(1)直徑尺寸可調(diào)節(jié)，能夠有效消除裝配間隙，保證測(cè)量精度。(2)損壞后可修復(fù)，可以重新使用，以節(jié)約成本。(3)拆裝方便，不存在敲擊等野蠻操作現(xiàn)象。(4)生產(chǎn)成本要低于原檢具成本。

2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)軸承座和絲母座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無(wú)論是直通孔和有臺(tái)階的，無(wú)論是以孔定位或孔、面定位的，所設(shè)計(jì)的工裝均能滿足安裝精度要求。

對(duì)于絲母座，它的安裝基準(zhǔn)一般是以安裝孔和端面為基準(zhǔn)面定位的，其中為防止安裝孔與垂直端面因加工不垂直所產(chǎn)生裝配誤差，孔的長(zhǎng)度一般較短，所以設(shè)計(jì)成以端面和安裝孔定位為主的檢具。軸承座一般是以軸承孔定位的。綜合考慮，將可調(diào)式檢棒設(shè)計(jì)成既可以孔定位測(cè)量的環(huán)節(jié)，同時(shí)也可以端面和孔定位的環(huán)節(jié)，所以設(shè)計(jì)如圖3結(jié)構(gòu)所示。

當(dāng)檢測(cè)以孔和端面定位的結(jié)構(gòu)時(shí)(如圖3所示)，將定位套4止口端面與檢測(cè)軸承座3的定位面相貼合，安裝基準(zhǔn)端面的結(jié)合處無(wú)間隙，旋擰滾花螺母1，通過(guò)預(yù)緊隔套6和2，使檢棒5軸向移動(dòng)，達(dá)到在圓周均布的等長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)桿7在徑向等距離外擴(kuò)，則檢棒5的軸線逐漸與安裝孔的中心軸線趨向重合，直至標(biāo)準(zhǔn)桿7的球形端頭與軸承座3孔壁、標(biāo)準(zhǔn)桿7另一球形端頭與檢棒5錐面都達(dá)到無(wú)間隙配合狀態(tài)，檢具安裝完成，就可以進(jìn)行軸線的測(cè)量了。

當(dāng)以兩孔定位時(shí)(如圖4所示)，使定位套4與軸承座3的端面保證一定的間隙量，以避免因端面與安裝孔軸線不垂直而引起的安裝誤差。將檢棒5向左移動(dòng)，使標(biāo)準(zhǔn)桿8向外伸出與軸承座3孔壁接觸支撐起檢棒5，使檢棒5不再作軸向移動(dòng)，此時(shí)旋擰滾花螺母1，通過(guò)預(yù)緊隔套6，使定位套2作軸向移動(dòng)，同時(shí)促使圓周均布的標(biāo)準(zhǔn)桿7在沿安裝孔徑向移動(dòng)，直至標(biāo)準(zhǔn)桿7、8的球形端頭與軸承座3孔壁、檢棒錐面都達(dá)到無(wú)間隙配合狀態(tài)，最終達(dá)到檢棒5的軸線逐漸與軸承座3安裝孔的中心軸線趨向重合，檢具安裝完成，就可以進(jìn)行軸線的測(cè)量了。在操作前要注意的是:標(biāo)準(zhǔn)桿7和8應(yīng)根據(jù)孔徑的大小進(jìn)行選取，因?yàn)檩S承的外徑尺寸和滾珠絲杠絲母的外徑尺寸是有規(guī)律的，所以測(cè)量桿應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件常用孔徑尺寸進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)。

3 結(jié)構(gòu)原理

標(biāo)準(zhǔn)桿因檢棒(其定位面為1∶50錐面)的軸向移動(dòng)而隨著其球形端頭與檢棒接觸截面直徑擴(kuò)大而向四周等距離移動(dòng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)桿的球頭與孔徑達(dá)到無(wú)間隙接觸，從而達(dá)到孔與可調(diào)檢棒組件的無(wú)間隙定位。同時(shí)，檢棒的軸向中心線與軸承座孔的中心線相重合，達(dá)到了同軸度檢測(cè)目的。

4 使用方法及說(shuō)明

將檢棒中間設(shè)計(jì)成有一段1:50錐度的定位用外圓錐面;在定位套上有不少于3個(gè)圓周均布的徑向孔，而徑向孔與標(biāo)準(zhǔn)桿的圓柱面有0.01 mm的配合間隙，同時(shí)定位套與檢棒均有配合間隙為0.02 mm的起導(dǎo)向和定位作用的圓柱面。各標(biāo)準(zhǔn)桿與軸承座孔或絲母座孔的無(wú)間隙配合是通過(guò)檢棒或定位套軸向移動(dòng)，使標(biāo)準(zhǔn)桿因檢棒的錐面擠壓而向外等距離伸出達(dá)到檢棒、標(biāo)準(zhǔn)桿、孔壁三者之間無(wú)間隙接觸，以達(dá)到檢棒軸線與被檢測(cè)件孔軸線的重合，建立理想的檢測(cè)基準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

此可調(diào)式檢棒結(jié)構(gòu)組件及使用方法可以有效消除檢具和零件的制造誤差而引起的測(cè)量誤差，使檢具軸線與安裝孔軸線的最終重合，提高測(cè)量準(zhǔn)確性?？烧{(diào)式同心檢棒的使用是一種新型的同軸度檢測(cè)工藝方法，該結(jié)構(gòu)和工藝已獲得實(shí)用新型發(fā)明專利ZL201220299295.3和發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210210610.5(已公開(kāi))，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可以在裝配調(diào)試過(guò)程中推廣和應(yīng)用。