浅谈机床设备误差的调整方法


 

摘 要：机床等机械设备在装配、维修和使用过程中，进行调整，是很重要的工作项目，出现故障现象，也是难以避免的。如何针对具体情况，进行设备的调整和常见故障排除，是操作者必须掌握的基本技能。 
 
1 设备精度的误差来源 
　　
1.1 主轴回转精度的主要误差源 
　　
1.1.1 主轴的加工误差 
　　
主轴上两个轴颈之间有同轴度误差。主轴锥孔相对轴颈有同轴度误差。轴颈有圆度误差。轴承的轴向定位面与主轴轴线有垂直度误差。 
　　
1.1.2 轴承的加工误差 
　　
滚动轴承的滚动体之间有尺寸误差及圆度误差；内圈孔相对滚道有偏心；内圈滚道有圆度误差；前、后轴承之间有同轴度误差等。 
　　
滑动轴承有内、外圆的圆度误差和同轴度误差；前、后轴承之间有同轴度误差；轴承孔与轴颈之间有尺寸误差等。 
　　
1.1.3 相配零件的加工误差及其装配质量 
　　
箱体上的轴承孔有圆度误差；与轴承外圈相配合时有尺寸误差；轴向定位端面与孔的中心轴线有垂直度误差。主轴上锁紧与调整轴承间隙的螺母有端面平面度误差；螺母端面与螺纹中心轴线之间有垂直度误差；螺纹之间存在联接误差等。

轴承衬套隔圈两端面有平行度误差。装配中，轴承间隙调整是否合适，直接对主轴回转精度有明显影响。 
　　
1.2 导轨导向精度的主要误差源 
　　
1.2.1 受导轨几何精度的影响 
　　
导轨表面的不均匀磨损必将造成刀架溜板沿导轨运动时相对主轴运动产生较大的误差，并影响加工工件的尺寸精度和表面质量。对于直线导轨来说，导向精度主要受导轨垂直方向与水平方向内的直线度误差影响。

对于环形圆导轨来说，导向精度主要受导轨的平直度误差和导轨与主轴中心线的垂直度误差的影响。 
　　
1.2.2 受导轨间隙是否合适的影响 
　　
间隙不合适的导轨，由于缺乏必要的约束，或者约束过死，会造成运动部件在导轨上的横向摆动或者爬行现象，不能实现平稳、轻快地运动，影响导轨的导向精度。常见导轨间隙调整的方法有斜镶条调整法、压板移动调整法和磨刮压板接合面调整法等。 
　　
1.2.3 受导轨自身刚度的影响 
　　
对于大型设备来说，导轨的刚度受底座支承状况影响较大。通过调整不同支承点的高度，可以改善导轨的精度状况。 
　　
1.3 传动链传动精度的主要误差源 
　　
一般机械设备中的传动链都是由齿轮与齿轮、齿轮与齿条、蜗轮与蜗杆、丝杠与螺母等传动副组成，传动误差是由动力输入环节向终端执行件进行传递进行累积。 
　　
设备维修过程中，传动精度常见的误差源是： 
　　
（1）传动件的误差对设备传动精度有着主要的影响。
（2）相配零件的误差及其装配质量对传动精度有明显影响。
（3）传动件在工作中，由于受热、受力而引起的变形对传动链的传动精度也会有一定影响。 
　　
2 设备精度调整的一般方法 
　　
2.1 调整间隙法 
　　
2.1.1 主轴回转精度的调整。主轴的回转精度，在主轴本身的加工误差符合要求的前提下，一般来说，很大程度上是由轴承来决定。主轴回转精度的调整关键是要调整轴承的间隙。滚动轴承的调整必须预加载荷，使轴承内部产生一定的过盈量，造成滚动体和内、外圈滚道接触处出现一定的弹性变形量，以提高轴承的刚性。预紧力大小要适度。 
　　
2.1.2 导轨导向精度的调整。对于普通机械设备来说，滑动导轨之间的间隙是否合适，通常用0.03mm或者0.04mm厚的塞尺在端面部位插入进行检查，要求其插入深度应小于20mm。如果导轨间隙不合适，必须及时进行调整。 
　　
通过移动压板调整导轨间隙。调整时，先将紧固螺钉、锁紧螺母拧松，再进行调节，以保证导轨面间具有合理的间隙。调整中可以先将紧固螺钉略微拧紧，带一点劲，然后用调节螺钉一边顶压板，一边使滑动导轨面进行运动，一边逐渐拧紧紧固螺钉，直到导轨运动正常，导向精度符合要求为止。 
　　
需要磨刮压板结合面，以调整导轨间隙。 
　　
调整导轨间隙时，必须拧开紧固螺钉，卸下压板，在压板结合面处，根据导轨面间间隙调整量的大小进行磨刮，从而使导轨间隙得到调整。 
　　
2.1.3 丝杠与螺母之间间隙的调整。在整体单螺母机构中，往往是利用螺母的弹性变形来调整间隙。这种结构通常是从螺母中心线的侧面开一条通槽，使螺母下半部分具有一定弹性。当拧紧调节螺钉时，螺母内孔必然缩小，从而可以消除螺母和丝杠之间的间隙。这种结构一般用于载荷轻、传动要求不高的地方。 
　　
2.2 误差补偿法 
　　
2.2.1 移位补偿 
　　
径向圆跳动的补偿。对于轴上装配的零件，例如齿轮、蜗轮等件，应先测量出零件在外圆上和轴在零件装配处的径向圆跳动值，并分别确定出最高点处的位置。装配时，将两者径向圆跳动的最高点移动调整，使其处于相差180°的方向上，以相互抵消部分径向圆跳动误差。装配滚动轴承时，可以将轴颈径向圆跳动的最高点和滚动轴承内孔径向圆跳动的最低点装在同一位置处。

为了降低主轴前端的径向圆跳动值，可以使前、后轴承处各自产生的最大径向圆跳动点位于同一轴向平面内的主轴中心线同侧，并且使前轴承的误差值小于后轴承的误差值。 
　　
轴向窜动的补偿。首先应测量出主轴上轴承定位端面与主轴中心线的垂直度误差及其方向位置；再测量出推力轴承的端面圆跳动误差及其最高点的位置；最后使轴承定位端面的最高点移位，以便和推力轴承端面圆跳动的最低点装配在一起，就可减小轴向窜动的误差量。 
　　
2.2.2 综合补偿。综合补偿在普通加工机械中，常表现为用设备自身安装的刀具加工已经装配调整正确无误的工作台面，以消除各项精度误差的综合结果。 
　　
2.3 零件修换法 
　　
调整间隙法和误差补偿法，都属于范围有限的调整法。超过规范，只有对有关零件进行修理或者更换才能达到调整设备精度的目的。例如，可调节式滑动轴承、斜镶条就是这样。设备中还有许多机构，从设计上来说，就是要求通过换修有关零件以进行精度调整。例如，齿轮、无调节式单螺母丝杠机构、轴套等。 
　　
2.4 配加零件法 
　　
2.4.1 箱体中的轴承孔由于拆卸轴承次数过多，孔径往往变大，或者受到其他损坏。若不能再使用时，可以将原轴承孔孔径镗大，镶套后，重新进行加工，以满足安装轴承的精度要求。镗孔时，既要考虑到使镶套的厚度不能太薄，以增强嵌镶的牢固度，又要考虑到对箱体的强度不能有过多的削弱。 
　　
2.4.2 精度调整中，有时在静止配合面之间可以加人适当厚度的垫片，以调整配合面之间的运动精度。例如，在推力轴承静圈与轴承座支承面之间，以及径向滚动轴承的外圈端面与轴承盖端面之间，增加垫片可以消除过大的轴向间隙。在蜗轮的定位端面增加垫片，或者在蜗杆轴承座底面下增加垫片，可以调整蜗杆副的啮合位置，提高蜗杆副的装配精度。在齿条背面可以通过增加垫片，减小齿条和齿轮之间的啮合间隙，提高装配质量，保证啮合精度的要求。 
　　
2.4.3 在已经弄清设备的传动关系、发生故障的原因和不影响零件强度的前提下，可以通过增加定位销、紧定螺钉、定位环等必要零件，提高装配部件的质量，保证设备精度的稳定性。 
　　
参考文献 
[1]顾奇志.浅议高职机床设备维修课程教学改革[J].青春岁月，2011.

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