加工中心精度恢复方法的研究及应用

加工中心精度恢复方法的研究及应用

加工中心精度恢复方法的研究与应用

童立信  刘安宁  薛一刚  岳振峰  闫宇飞

（ 第一拖拉机股份有限公司大拖公司  河南洛阳  471004）

摘要：本文主要针对数控加工中心在机械加工中的应用及出现的加工精度问题，通过调整、修复等手段，解决设备精度问题，以设备自身的优越性为整机产品提供优质的零件加工服务。

关键词：加工中心  设备磨损  精度恢复

0 引言

质量是企业生存和发展的重要基础，也是企业拓展新业务、增加产业的命脉。随着加工中心在机械加工行业的普遍应用，越来越的柔性自动加工线深受机加行业的追捧。但是由于这些设备的进给速度快、效率高，设备磨损较普通设备也会更为加剧。随着设备的连年使用，会出现地基的沉降以及设备运动部件的磨损或者损坏等问题的出现，零件加工精度势必会受到影响，譬如镗孔振纹、加工孔圆度超差等。更有甚者设备自身的几何精度也会出现问题，譬如主轴母线偏斜、坐标轴的垂直度出现超差等，也很大程度的影响着零件的加工质量等。因此，需要对精度出现问题的设备进行行之有效的恢复，通过现有的精度检测手段，精准确定影响设备精度的主要因素，通过分析研究找出快速恢复设备精度的方法并予以调整实施，使设备的精度得到很大程度的恢复，长期保持在优良的加工状态，为整机产品提供优质的零件加工服务。

1  加工中心精度恢复方法

数控加工中心的精度问题涉及较多方面的工作内容，属于一项系统的工程。但是通过日常维修工作的积累及经验方法的总结，也是有迹可循的。通过总结与梳理，主要涉及到机床自身几何精度的调整、导轨和滑块的更换调整、主轴拉紧力的检测和拉紧力的恢复、丝杠轴承的更换等等。作为从事维修行业的工作者来说，主要是立足自身，结合现有的维修资源，充分发挥主观能动性，利用当下对设备精度检测手段和精度调整、精度修复的一些成功经验，研究判定出符合目标设备精度恢复实施方案的最实用的方法，并在实践中进行应用和检验，最大化的节约维修成本，提高设备维修的效率和质量，从而达到提高箱体零件加工质量的问题。因此需要对这些工作进行细化梳理，测量工具及专用精度调整的工具的准备工作，还有是解决精度故障的一些运动部件的准备工作，例如丝杠、导轨、轴承、主轴拉刀机构等，通过实时的设备精度运行状态的检测和检验，对精度超差的设备尤其是承担精加工设备进行定期的精度检验，根据检验的结果实施具体化的分析和研究，确定合理的精度恢复方案，一般来说是可以能够解决设备的精度问题的。

1.1 导轨的检验及调整

先用电子水平仪对相关设备导轨的基础水平进行检验，具体方法为将电子水平仪稳定放置于床身立柱，手动操作下，移动对应的坐标轴，观察水平仪的指针变化，判断导轨是否水平与扭曲。对于不同设备的测量误差结果，研究制定出相适应的基础调整方案，保证设备导轨经地脚调整后处于相对水平合格的状态下（0.02mm/全程）。

如出现导轨的误差(扭曲或平行度超差)，则需要对其做必要的调整。具体调整方法为，将检具（磁力表座、方尺、检棒等）调整至适当位置，找到机床的地脚螺栓所在位置，轻微调整其升起或降落，此时要时刻关注检具中百分表的变化，直至调整至理想值。在调整过程中，需在认真研判是哪个精度发生变化，切勿盲目调整，否则会造成其他坐标轴垂直度的二次变化，调整过程可能较为繁琐，但需多次尝试。最终调整完毕后需要进行各坐标轴的垂直度的检验，用方尺和百分表，对于超差项目进行分析和研究，制定相应的垂直度的调整方案，确保调整后的设备的垂直度达到合格0.02/500mm。

1.2  主轴的检验及调整

主轴部分最直观、最有效的手段就是检验主轴母线精度，这样能最快判断出主轴的轴向与径向的跳动情况，以便于制定下一步的维修调整方案。对主轴的轴线进行检验，具体方法为在主轴上安装检棒，利用磁力表座，将百分表调节至主轴径向或者轴向的外圆最高点上，手动状态下操作机床的坐标轴进行检验，一般情况下300mm-500mm的长度就能检验出主轴母线的精度情况。根据上母线、侧母线检测的误差结果，研究制定主轴母线的精度调整方案，使主轴母线符合精度要求（0.02/300mm）。在调整机床母线精度时，可以通过调整机床地脚螺栓轻微调整；若效果不佳，可以对主轴头箱与床身立柱的连接部位增加或减少垫片的厚度予以调整。

在主轴精度的修复中，有些精度仅靠调整手段是无法修复的。这种情况下的主轴精度问题也有可能是主轴拉刀的拉紧力下降导致，对于主轴拉紧力可以借助主轴拉力计（一般分为BT50和HSK两种结构的刀柄）进行检验。一般情况下，对低于40KN的主轴拉力，可能会影响零件孔的圆度、面的加工的粗糙度等精度，需要进行拉刀机构的更换和修复，研究主轴拉刀机构拆卸安装方法及注意事项，制定规范化的操作步骤，确保拉刀机构安全、顺利的更换和修复。对于拉刀机构中，最容易损坏的就是拉刀杆的碟簧，一般都可以通过更换碟簧解决，在更换过程中需注意碟簧的组合方式及方向，此外需特别注意碟簧力量释放时造成的伤害事件。

1.3  其他精度调整方法

在日常的维修过程中，在排除机床导轨和主轴自身精度问题后，设备仍然存在加工精度问题，此时可能是机床的部件损坏或其他异常情况导致，比如坐标轴的抖动等异常情况。

例如我公司一台意大利进口的STORM1400立卧转换加工中心在加工过程中出现坐标轴抖动故障，导致镗孔椭圆、攻丝无法保证。在初步检验机床精度后，没有明显的超差情况，随后对机床Z轴的防护罩打开后进行跟踪观察，发现Z轴运行至某一段时抖动情况加剧，再做进一步检查后发现，Z轴导轨与立柱之间的滚动块发生了磨损，滚珠有脱落的迹象，对Z轴导轨的滚动块进行更换后，又重新进行了各坐标轴垂直度的校验，此时机床加工过程恢复正常。

再如我公司一台德国进口的DMC160U立卧转换加工中心在加工过程中出现精度超差，镗孔椭圆，从机床的加工情况来看，刀具与待加工零件接触时机床有剧烈抖动情况，在修改Y轴增益参数由“4”降至“2”时，抖动的剧烈程度有所缓解，但是机床的传动间隙肯定发生了变化。此台设备的丝杠与工作台之间属于同步带连接方式，打开机床的Y轴防护罩后，发现同步带出现了明显的松动，这应该是造成抖动现象的根本原因。在对同步带调整机构的涨紧螺钉重新预紧后，又将机床Y轴的增益参数恢复为原始数值“4”后，机床的抖动现象消除了，加工零件的精度也得到了保障。

以上情况是在维修过程遇到并成功解决的案例，数控加工中心加工精度要求高，结构更新变化快，对于维修从业者的要求也会越来越高。

2  结束语

在数控加工中心的维修领域来说，精度调整与修复工作属于一项系统而又复杂的工程，但是这是行业必不可少的，特别是对于零部件加工精度要求高的企业来说，设备精度直接关乎整机产品的质量，因此必须得到足够的重视。再复杂的设备，其机械原理和设计理念是相通的，结合设备资料及我们在设备精度调整方面的一些经验，是能够保障精加工设备的零件加工精度的。一方面，通过调整修复等手段恢复机床的加工精度，对节约维修资金，降低设备的故障率方面有很大的成效；另一方面，通过不断的维修，积累更多的工作经验，以数控培训及技术交流等方式在行业内部进行交流，也能实现自身业务技能的提高，对该企业产生的生产效益和经济效益也是很大的。

参考文献：

［1］薛一刚，常喜萍，童立信，刘安宁，王雷飞.基于加工中心坐标轴抖动及异响故障的研究与解决［J］.设备管理与维修，2023（12上）:67-68.

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