胎 态三要
。
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东风汽车岱司设备制造厂 袁学炳 1 ’
关键词!望盒扭压胄麴彗 水平与等高度
髓法 轿
1 前言
一 般组合机床自动线都按工艺要求设置
有一定数量的组合机床单机和辅助工位，各
工位呈直线或其它形式排列 ，总装时要以各
工位为基准进行调整。每台单机都由机床底
座、夹具部件与动力执行部件三大部分组成，
单机与单机之问(即工位之间)由输送部件相
联系。为了保证夹具部件与动力执行部件之
间严格的相位关系，设计要求每台安装夹具
部件和动力执行部件的机床底座的结合平面
均具有很高的平面度；为了输送部件能够严
格按指定的节拍顺利输送被加工零件到每个
工位，设计对相邻工位上夹具部件的定位面
具有很高的等高要求，相邻夹具部件上同向
定位销(或定位侧面)具有很高的共面
要求，以及相邻机床之间具有很精确
的中心距要求。通常设计员都将上述
水平与等高度、定位销共面度和中心
距要求转换设计到对每台单机的机床
底座的上平面及其上的定位销提要
求。如图 1所示，在每台单机的机床
底座 A面上设计给定 了两个 口12定
位销孔，总装中要保证各机床底座 A
面的水平和等高允差；要保证相邻底
座的 口12销侧母线位于同一平面内；
要保证相邻机床底座 A 面上定位销
孔之间的坐标距离 H1、H2、H3⋯⋯
我们将上述水平与等高误差、定位销
侧母线共面误差、机床中心距误差统
定位铺共面度 相邻机床的中心
， 惫壤坼
称为组合机床自动线总装精度
距
李叫
的静态三要 ／
素。一般情况下，设计要求水平与等高度为
0．04／1000(ram)，定位销懊j母线共面度允差
为0．04mm，机床中心距允差为 0．06mm(见
JB／T3048—93组合机床自动线 ．精度)。
随着组合机崩造技术的不断发展和工艺
的进步，设计制造具有几十个甚至上百个工
位的自动线已非常普遍，但要达到如此高的
静态三要素允差，显然，在调整操作上和技术
测量上，都是有一定困难的，下面介绍一下我
厂的工艺方法。
2 水平与等高度误差的调整与测■
如图2所示，在自动线的每台机床底座
下部边缘处(底脚)按一定的间隔距离设置了
多个调平装置，用来调整和找正每台机床底
蛐A ’ 面 ． 1 2销
圈 1
组合机床与自动化加工技术
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幽 2
座面(A面)的水平和它们相互之间的等高。
在图2中，当旋转螺纹套时，由于机床底
座的底脚上有与该螺纹套相配合的 M_36×
1．5螺孔，所以机床底座便会产生向上或者
向下的位移，如果不断反复旋转各个调平装
置中的螺纹套，则与螺纹套相对应的点便可
得到不同的位移量，最终就能使 A 面上的水
平度误差达到允许值。同样道理，如果在相
邻两个底座 A面之间置标准桥尺，桥尺上置
方框水平仪，调整第二台机床底座底脚上的
各调平装置中螺纹套 便可使相邻两个底座
A 面的等高度达到允差值。以此顺序进行，
即可将整条 自动线调好。调整完毕后，使用
图4所示的夹紧螵栓即可将机床底座固定在
水泥地面上 。
测量机床底座 A 面水平与
等高度误差的操作如图 3所示，
将读数精度为 0．02／1000(mm)，
规格为200×200(ram)的方框水
平仪放置在 A 面上并按照纵横
两个方向依次测量取数。
在零件加工过程中，对每台
机床底座的 A面均进行过精磨 ，
其自由状态下的平面度误差不超
过 0．015mm，表面粗糙度也在
Ra0．8vm 以上，所以，自动线总
装配 中只需调整其水平误差 即
可。A 面的水平度是通过图 5
所示的 y方向上的直线度和X方向上的扭
曲度的调整与测量达到的。
现以某台机床底座 A 面水平度测量为
倒，说明其操作过程。使用 200×200(mm)，
精度为0．02／1000(ram)的方框水平仪，在 A
面的y方向上沿 3000mm 长度上，以平均值
读数法依次取 15个数值：
+1，+1，+2，+ 1，0，一1，一 1，一 1， 1，一 1，
一 1．5，一0．5，一0．5，一0．5，一0．5。
而在 A面的x方向上沿 1000mm长度
上依次取得两组读数
将 A面y向上 15档读数转化作成图 4
所示的曲线图，曲线即为 y向上的直线度误
差 ，曲线所示：0～2000mm 范围内呈凸鼓，
2200～3000mm范围内呈掉角。此时，须利
用机床底座下部边缘的调平装置，按指定方
向进行微调，就这样 反复操作直 至达到
0．04／1000(ram)。
将 A 面x 向上两组读数转化成如图 5
所示的曲线图，两组读数作成的曲线 2与 3
绘制在同一图上，曲线显示各自符合直线度
要求，但是平面 Ⅱ一Ⅱ与Ⅲ一Ⅲ之问构成了
个 a角，即出现了所谓对角扭曲的情况，因
此，也需要利用机床底座下部调平装置将扭
曲按A—A直线进行调整，经过反复测量调
图 3
1998年 幂8
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图4 坐标图
整操作直至达到 tga<而u,而ue4为止。
在 A 面水平度的操作调整中，由于 Y
方向的直线度与x 方向的扭曲度在一个刚
体平面上进行，因而相辅相成，紧密相连，所
以必须交叉进行，反复操作以渐渐逼近。
当一条自动线的第一台机床底座的水平
度误差调整合格之后 ，再依次调整第二、第三
⋯ ⋯ 个机床底座 A面水平度，并以第一台机
床底座为基准，在两个底座之间置一标准桥
尺，桥尺上再放置方框水平仪(如图3所示)，
操作中调整后面机床底座与已调好的基准底
座的等高度，气泡读数不得超过 l格，依次进
行，便可达到整条自动线的水平与等高度。
3 定位销侧母线共面度误差的
调整与测量
在 自动线每台机床底座 A 面上两端部
位的两定位销孔中均压人口12销(见图 1)。
然后，在 自动线 Y向离A面的一定高度处安
置一根 o0．3拉紧钢丝(见图 6，图中用于固
定拉紧钢丝的两支架未表示)，该拉紧钢丝从
自动线始端拉至 自动线 的末端，且在大约
150N拉伸张力作用下不得有横向位移，此时
的拉紧钢丝则为该 自动线测定定位销侧母线
共面度的基准。
用撬杠和千斤顶作工具，慢慢调整每台
机床底座的横向位置，使其各 A 面上的每个
~12销的同侧外圆逐渐接近拉紧钢丝，当同
侧母线 与拉 紧钢丝之 间 的间晾 H 均在
0．04mm之内时，则认为合格了。
一 般情况下，在较强的灯光条件下，我们
可以用肉眼目测或者借用放大镜鉴定上述间
隙 H值的变化，但这种方法毕竟操作费力费
时，准确率低。经过不断实践证明，采用电子
电路法则比较直观、简单和准确可靠。
电子电路法的工作原理如图 7所示，固
定拉紧钢丝的支架(图中未画具体结构)与拉
紧钢丝之间处于绝缘连接。自动线中的任一
机床底座(图中只表示了自动线始端机床底
座)，A面上口12销、可移动电缆、信号灯、干
电池和专用量块组成了一个封闭电路。电路
中，专用量块的一端与 A 面上定位销配合
tI1
(p12 )，可围绕 口12销轴心线在 A 面上
ll，
回转 ，它的另一端呈尖角状。如果不断调整
机床底座的 x 向(即自动线横向)位置并不
断地摆动专用量块使其尖角与拉紧钢丝之间
的间距 H越来越小，实践证明：
(1)当H／>o．04时，信号灯熄灭，B处无
放电现象。
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，
圈5 坐标圈
24 组台机床与自葫化加工技木
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图 6
(2)当 0<H<0．04时，信号灯闪烁，B
处有放电现象。
(3)当 H≤O时，信号灯亮，B处无放电
现象。
因此，将专用量块依次放置在各机床底
座的每个销上，并准确调整机床底座的 x 向
位置．使其每处的电路都处于放电状态(即处
于信号灯闪烁状态)．则该自动线的直线度误
差就满足0．04mm的要求了。
4 机床中心距误差的调整与测■
自动线中各单机中心距误差的调整测量
一 般有两种方法．即测距板法和电子电路法。
4．1 测距板法
测距板法需设计制造如图8所示的测距
板。该测距板的全长等于相邻两机床
底座上相对应两 o12销外圆之间的
公称距离，而测距误差0．06：8器mm
则通过测距板另一端头的台阶面落差
反映出来。
测距板的使用如图9所示。将测
距板置于两相邻机床底座 A面上，并
且左端紧贴 口12销外圆，类似用块规
测量两 p12销之间距那样，同时用撬
杠、千斤顶等工具不断调整机床底座
的纵向位置，让其相对的 o12销慢慢
接近测距板，假如调整到测距板的过端面能
在两 o12销之间顺利通过，而止端面却不能
通过时，则这两台机床之间的中心距误差便
满足要求了。以此类推，一条 自动线中每相
邻两机床底座上 12销之间都能达到测距
板过端面过，止端面止，则自动线的各机床中
心距误差即被认为符合要求了。
4．2 电子电路法
电子电路法需设计制造如图 10所示的
专用量块。专用量块的一个端头 D12H7孔
与 p12销外圆配台，并能绕 口12销轴心小角
度摆动，另一端头设计成尖角状，以便于放电
用。专用量块尖角底端粘一层绝缘夹布胶
木，以防止两机床底座之间由专用量块形成
图 7
1998年 ■8
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削 8 测 距 板
短路。尺寸。一8 0 由测距公称尺寸转换计算
得到。为了减少误差的积累，12的上偏差为
零，下偏差为一O 04ram。
专用量块的使用如图 11所示，将专用量
块置于两相邻机床底座的 A 面上，一端头的
pl2H7孔套装在 o12销上，另一端头下面的
绝缘夹布胶木板与机床底座的A 面接触，并
让其尖角头对着 O12销外圆，在两个机床底
座之问由电缆线、信号灯，干电池组成电子电
路。该电路封闭在专用量块尖角端与 口12
销外圆处，随着该处间隙的逐渐变小而出现
放电现象，即信号灯闪烁现象，此时说明间隙
H满足：O<H<0．06(mm)。假设一条 自动
线的所有机床底座两两相邻之间的间距从头
到尾都用专用量块法测量，而且均有放电现
象(即信号灯闪烁)，则该 自动线的各机床中
心距误差就被认为符合要求了。
5 逼近调整法
自动线总装精度中静态三要素的调整与
测量，在实际操作过程中，三项要求不是各自
孤立进行的，而是要交叉进行，慢慢逼近。一
条自动线由几个甚至几十个机床底座组成，
水平与等高度、定位销共面度和机床中心距
圈 l0 专用量块
板
面
翻 9
的调整测量即要在各 自的机床底座上独立进
行，同时又要在整体上相互关照，某一项的调
整必定会引起其他项的变动而需重新调整。
比如水平与等高度合格了，而定位销共面度
和机床中心距又失掉精度而需重新调整，但
是如此交叉反复的进行，就会形成一个慢慢
逼近最终要求的态势，这就是 自动线总装精
度中静态三要素的逼近调整法。
在静态三要素中，水平与等高是其他项
调整的基础，因此，在逼近调整法的调整操作
中应该按照水平与等高度、定位销共面度、机
床中心距的先后顺序进行。当三要素达到规
定要求后，用刚性较好的边板或顶板将每相
邻两机床底座连接成一体并及时配作好边板
或顶板与两个机床底座连接处的螺钉和定位
销(如图 12所示)。
6 二次安装
自动线在制造厂家总体装配、调试切削、
验收合格的全过程称为第一次安装。其后，
自动线解体包装发运到用户厂家安装和恢复
精度的全过程称为二次安装。在二次安装时
单机就位及连线必须保证静态三要素所规定
的具体要求 ，由于每台单机的机床底座的A
图 11
组合机床与 自动化加工技术
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螺
机床底
I璺I 12
面上都已经安装 了夹具部件和动力执行部
件，所以，方框水平仪摆放位置已不复存在，
拉紧钢丝的位置也受到限制，甚至测距板也
无法进入测量点，在不可能对机床底座 A 面
上各部件进行再解体的情况下，完成静态三
要素的调整测量，具体操作上增加了一些新
的难度，因此，自动线在二次安装中要注意下
列几点：
(1)水平度的测量原则上是在机床底座
A面各边缘裸露的地方能放下水平仪且无
多大测量误差处进行或者在夹具部件定位平
面和滑台平导轨面上进行，力争调整到一次
安装的状况。
(2)等高度的调整测量与一次安装时相
同，不能放置标准桥尺的地方，工艺改作特殊
过渡板代替，测量方法与一次安装时相同。
、(3)定位销共面的调整测量用图 7所示
的电子电路法，不同的是在各单机的夹具体
(上接第36页)用残留高度为 h=0．01mm，
由式(7)可以求得切削行距为 l=5．997mm；
若使用同半径的球头刀加工，则行距为 1=
1．869mm。由以上结果可以粗略地看出，采
用平头立铣刀五坐标墙铣的效率大约是球头
立铣刀加工的3．2倍。如果取刀具倾角为B
= 3．，切削效率还会更高些。
7 结论
用本文所给出的平头立铣刀有效切削半
径的概念和计算公式，可以使步长和行距的
分析计算简单方便。通过调整墙铣刀的倾
与滑座体之间可通过空间布下拉
紧钢丝 而专用量块的 n值依
床底座 现场实际距离而定。
(4)机床中心距误差的调整
测量，依据图 12中两边板重装时
各定位销表面接触面积不少于
80％为原则。操作中慢慢调整各
单机的纵向位置，同时轻轻往 内
孔中推人定位销，但绝不允许用
重力敲打定位销而由销带动机
体。当用涂色法检查其接触面积大于 80％
时，则 认 为 机 床 中心 距 误 差 恢 复 到 了
0．06ramc
自动线在二次安装时，静态三要素调试
测量完毕后，就可以在图 2所示的地坑中浇
灌水泥固定。接着再对自动线的三要素精度
复查一遍，然后完成其它安装内容。
7 结束语
自动线在总装精度调整中的静态三要素
是装配、使用、维修的基础和基本要求，因此
必须高度重视，特别在具体操作上一定要耐
心、认真仔细、不怕麻烦不怕反复。只有在完
成此三要素的调整测量之后，才能保证 自动
线的工作精度稳定，进而保证 自动线的整体
工作质量。
(本文 1998年 2月 23日收到)(编辑 张学)
角，用一把平头端铣刀可以获得一系列不同
有效切削半径的球头铣刀的效果，并且在保
证曲面的加工精度的前提下可以大大提高加
工效率。
参考文■
1 喻道远，殷正澧，钟建舛}，李墙根 ．凸曲面平头立铣刀位
轨迹的计算方法 ．华中理工大学学报，1994，22(2)：25
～ 29
2 钟建琳，邓建春，殷正澧，喻道远 ．凸曲面平头立铣刀位
轨迹的自动生成 ．华中理工大学学报．1995．23(2)：84
～ 87
3 B．K．Chi，C．S Lee．J．S Hwang andC S J ，Co~po,md
surface TTI。ddi|lg and m~chlatag，oⅢIpIIc 一Aided De—
，1988．20(3)：127--136
4 苏臻青，华宜积，忻元龙 ．宴甩擞丹几何引论 ．科学出
版杜 ，1986
(本文 1997年 12月 15日收羁)(编辑 主 和)
1卵 8年 第8
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