譚德寧 張志恒 仇志鵬 王興維

(德州三嘉機(jī)器制造有限公司, 山東 德州 253000)

對(duì)于重型臥式深孔鉆鏜床，如TS21100和TS21160型等，床頭箱體孔系尺寸規(guī)格都比較大，筆者公司目前還沒(méi)有很好的檢測(cè)方法，只能采用傳統(tǒng)的檢套、檢棒辦法來(lái)測(cè)量。對(duì)于床頭箱體，一般都測(cè)量孔徑尺寸、表面粗糙度、孔距尺寸(平行)和主軸孔端面跳動(dòng)，而孔距尺寸(平行)和主軸孔端面跳動(dòng)只能依靠檢套、檢棒來(lái)測(cè)量，不能定量的檢測(cè)真實(shí)數(shù)據(jù)的大小。

這里提出了一種能自動(dòng)消除間隙的檢套、檢棒結(jié)構(gòu)圖，徹底解決床頭箱體孔系測(cè)量不準(zhǔn)的問(wèn)題，降低了齒輪嚙合的噪聲。

1 床頭箱體孔系分析

現(xiàn)在以TS21160型重型臥式深孔機(jī)床為例，來(lái)說(shuō)明孔系的測(cè)量。

如圖1所示，可以看出Ⅳ軸定位孔精度要求和孔距允差。這樣的孔系屬于大孔范圍，尺寸為φ520k5 mm、φ580H7 mm和φ750K5 mm。如果采用檢套與之配合，間隙小于0.03 mm根本裝不上，所以，孔越大越不好用檢套來(lái)測(cè)量。這可以從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的尺寸公差表上體現(xiàn):尺寸越大，公差也越大。尺寸公差提得比較嚴(yán)，到了5級(jí)精度，如果鏜模設(shè)計(jì)、制造和裝配得不好，就無(wú)法保證5級(jí)孔的加工和圓柱度0.01 mm的要求。從Ⅳ軸孔系可以看出：定位孔主軸孔端面跳動(dòng)有6處要求0.02 mm。Ⅲ軸和Ⅳ軸的孔距為657.94±0.04 mm，這個(gè)數(shù)據(jù)本身就不合理，如果兩個(gè)嚙合齒輪節(jié)徑公差都做到名義值0上，孔距在名義值-0.025 mm上，那么齒輪就過(guò)盈配合產(chǎn)生干涉。為了保證齒輪的正常嚙合，一般嚙合齒輪節(jié)徑公差都做到名義值-0.03 mm上，孔距為名義值+0.02 mm上，這樣嚙合齒輪為間隙配合，床頭箱工作起來(lái)就會(huì)產(chǎn)生“哄咔、哄咔”的響聲；Ⅲ軸和Ⅳ軸的孔距公差提到657.94±0.02 mm比較合理，可是一般廠家又干不了。對(duì)鏜模、鏜桿進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，筆者公司已經(jīng)能夠滿足孔距±0.02 mm的加工能力。對(duì)于Ⅱ軸和Ⅲ軸的孔距為360±0.028 mm，這個(gè)數(shù)提的比較適中，因?yàn)橛幸粚?duì)雙聯(lián)滑移齒輪在此配合，間隙過(guò)小不容易操作。對(duì)于Ⅰ軸和Ⅱ軸的孔距為236.306+0.023 mm，為單向公差，公差帶比較小，保證了嚙合齒輪低噪音的問(wèn)題，設(shè)計(jì)合理。

2 床頭箱體孔系測(cè)量

對(duì)于φ340 mm以下的孔系，采用檢套、檢棒測(cè)量可以。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法用在大孔上，檢測(cè)誤差會(huì)比較大。

如圖2所示，圖中列出了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸的測(cè)量方法，利用整體檢套置于床頭箱體孔中，再將檢棒插入檢套中，這樣就可知同一個(gè)軸系各孔的同軸情況，如果檢棒插入檢套中很輕便且檢棒回轉(zhuǎn)自如，說(shuō)明同軸度很好，反之，同軸度不好；同時(shí)可以通過(guò)用量塊當(dāng)對(duì)板來(lái)檢測(cè)兩軸間的孔距和平行，方法是分別測(cè)量?jī)蓚?cè)孔距尺寸，然后根據(jù)兩側(cè)之間的軸向距離，便可換算出每米上的平行度誤差。

對(duì)于Ⅳ軸孔系，檢套與箱體孔配合間隙不小于0.03 mm，檢棒與檢套采用φ80H6/g5的配合，最小間隙0.01 mm，最大間隙0.042 mm，取平均值為0.025 mm，那么Ⅳ軸孔系帶來(lái)的檢測(cè)誤差為0.055 mm；對(duì)于Ⅲ軸孔系，檢套與箱體孔配合，間隙不小于0.025 mm，檢棒與檢套采用φ60H6/g5的配合，最小間隙0.01 mm，最大間隙0.042 mm，取平均值為0.025 mm，那么Ⅲ軸孔系帶來(lái)的檢測(cè)誤差為0.05 mm；對(duì)于Ⅱ軸孔系，檢套與箱體孔配合，間隙不小于0.02 mm，檢棒與檢套采用φ60H6/g5的配合，最小間隙0.01 mm，最大間隙0.042 mm，取平均值為0.025 mm，那么Ⅱ軸孔系帶來(lái)的檢測(cè)誤差為0.045 mm；對(duì)于Ⅰ軸孔系，檢套與箱體孔配合，間隙不小于0.016 mm，檢棒與檢套采用φ60H6/g5的配合，最小間隙0.01 mm，最大間隙0.042 mm，取平均值為0.025 mm，那么Ⅰ軸孔系帶來(lái)的檢測(cè)誤差為0.041 mm。

從上面的數(shù)據(jù)分析可知：Ⅲ軸和Ⅳ軸的孔距測(cè)量時(shí)，間隙產(chǎn)生的誤差為0.055+0.05=0.105 mm，無(wú)法精確檢測(cè)孔距657.94±0.04 mm的要求；Ⅱ軸和Ⅲ軸的孔距測(cè)量時(shí)，間隙產(chǎn)生的誤差為0.05+0.045=0.095 mm，無(wú)法精確檢測(cè)孔距360±0.028 mm的要求；Ⅰ軸和Ⅱ軸的孔距測(cè)量時(shí)，間隙產(chǎn)生的誤差為0.045+0.041=0.086 mm，無(wú)法精確檢測(cè)孔距236.306+0.023 mm的要求。從圖1可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸系是垂直排列的，好像檢套在重力的作用下都落到了最低點(diǎn)，可以近似測(cè)量孔距尺寸，實(shí)際是行不通的，因?yàn)?個(gè)孔間的配合間隙不同，再有實(shí)際加工的床頭箱體孔既可能大也可能小，導(dǎo)致檢棒插入檢套中既可能抬頭也可能低頭，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)；再有檢套本身存在外圓與內(nèi)孔的同軸度誤差和尺寸上限和下限的不同；最后是檢棒與檢套的間隙，再用量塊塞對(duì)板測(cè)量，檢棒會(huì)上抬，數(shù)值顯然是不準(zhǔn)確的。

3 床頭箱體孔系的改進(jìn)測(cè)量

如圖3所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸的檢套全部采用能自動(dòng)消除間隙的自定心夾緊機(jī)構(gòu)測(cè)量，它們的結(jié)構(gòu)是相同的。如圖3中Ⅳ軸孔錄A部放大圖所示，檢套由彈性脹套1、檢套體2和O型密封圈3等組成。彈性脹套1在中部開有凹槽，是容納液壓油的空腔，空腔兩側(cè)有O型密封圈槽供安裝O型密封圈3用，彈性脹套采用45#鋼做材料；檢套體2為檢套的骨架，結(jié)構(gòu)與圖2所示的檢套相同，采用HT200做材料；彈性脹套1與檢套體2采用過(guò)盈配合，安裝時(shí)采用冷裝的方法壓入。檢套體2上開有錐管螺紋，高壓油槍可從此處打入高壓油，然后由單向閥密封，使彈性脹套1脹緊在床頭箱體孔上，自動(dòng)消除配合間隙，定心精度可達(dá)0.005 mm；當(dāng)測(cè)量完畢后，可通過(guò)放油塞將高壓油卸載，便可將該新型檢套拆下。該結(jié)構(gòu)可保證各軸系的間隙≤0.02 mm，保證了檢測(cè)孔距的尺寸精度。優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，自定心精度高，精度可達(dá)0.005 mm。

(2)無(wú)論鏜削后內(nèi)孔直徑處于上差還是下差，都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心。

(3)裝配方便、輕松，與內(nèi)孔的間隙可達(dá)0.1 mm，不再用重器敲打。

(4)對(duì)于大孔測(cè)量，測(cè)量精度能準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。

4 床頭箱體主軸孔垂直度的改進(jìn)測(cè)量

為了準(zhǔn)確地測(cè)量床頭箱體主軸孔端面的垂直度，必須使檢棒徑向、軸向定位準(zhǔn)確，才能達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的要求。

如圖4所示，該結(jié)構(gòu)為新型測(cè)量結(jié)構(gòu)圖，從圖1可知主軸孔端面跳動(dòng)有6處，要求0.02 mm，它們的檢測(cè)方法都是相同的?，F(xiàn)在以圖4所示為例進(jìn)行說(shuō)明，床頭箱體1立放在枕木5上，首先，檢套2采用自定心夾緊由液壓鎖緊在床頭箱體1主軸孔上，結(jié)構(gòu)同圖3所示；其次，如圖4中A部局部放大所示，在檢棒的下端地面上安置一個(gè)底塊6，檢棒的中心孔內(nèi)焊接有一個(gè)鋼珠7，直徑為8 mm，使鋼珠7與底塊6上面點(diǎn)接觸，這樣就保證了檢棒在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中軸向竄動(dòng)最小；最后，檢棒3與新型檢套2之間采用滾動(dòng)軸承定心結(jié)構(gòu)，如圖4中B部放大所示，松開壓蓋8上的4個(gè)螺釘，將檢棒3插入檢套2中，然后在鎖緊壓蓋8上的4個(gè)螺釘，使向心推力球軸承9鎖緊，φ80H6/g5 mm配合產(chǎn)生≤0.003 mm間隙配合，φ100H6/g5 mm配合產(chǎn)生無(wú)間隙配合，這樣檢棒和檢套之間既能旋轉(zhuǎn)又能間隙小，定心精度是最高的。利用磁性表座的V型結(jié)構(gòu)，將磁性千分表4吸附在檢棒3，千分表指針打在被測(cè)的主軸孔端面上，慢速旋轉(zhuǎn)檢棒即可顯示千分表在一圈內(nèi)的數(shù)值變化，最大與最小差值便是端面的跳動(dòng)量，這種測(cè)量方法消除了原有結(jié)構(gòu)的間隙影響，使測(cè)量數(shù)值更加準(zhǔn)確。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)檢套、檢棒的改進(jìn)設(shè)計(jì)，在重型深孔鉆鏜床箱體大孔上定量地分析了孔距測(cè)量和端面垂直度測(cè)量現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和改進(jìn)結(jié)構(gòu)的差別，新型檢套檢棒能滿足精度檢測(cè)要求，降低齒輪嚙合的噪聲。

[1]袁哲俊, 劉華明.金屬切削刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]朱耀祥,浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

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