CA6140机床导轨几何精度的检验毕业论文

摘要机床导轨是机床运动部件的基础和装配基准，其品质的好坏，直接决定着机床的精度和寿命，其主要作用是承载和导向，其要求是必须具有好的耐磨性和足够的刚度，并保持精度的持久性和稳定性，其材料大部分是铸铁，其工作条件一般暴露在外，易受灰尘的污染、氧化、拉伤、碰伤、磨损、腐蚀等。因此，在机床设备的维修工作中，导轨的修复显得尤为重要，其精度及刮研工艺直接对机床的加工精度，精度保持性以及承载能力和使用寿命等产生重要影响。本文针对CA6140机床导轨精度的检验方法进行详细的分析、研究，以期对解决机床导轨在检测精度上遇到的各种难题，是机床精度检测变得简便、快捷,确保机床导轨检修工作顺利进行。介绍机床床身导轨的精度对机床精度有决定性影响,它直接影响被加工零件的尺寸、形状和位置误差值;导轨的磨损是造成机床床身导轨精度下降的根本原因，并以不同的形式对被加工零件的误差产生影响;导轨的磨损包括磨粒磨损、粘着磨损和腐蚀磨损等,在不可避免的情况下，介绍所采取的一些措施。【关键词】机床、床身导轨、磨损、精度目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1\o"CurrentDocument"目录 3\o"CurrentDocument"第一章绪论 4\o"CurrentDocument"一、机床导轨的概述 4\o"CurrentDocument"1、 机床导轨的作用 4\o"CurrentDocument"2、 导轨的基本要求 4\o"CurrentDocument"3、 导轨几何精度的国家标准 4\o"CurrentDocument"第二章检验前的准备工作 4\o"CurrentDocument"一、现场的准备工作 5\o"CurrentDocument"1、 检验工具的准备 5\o"CurrentDocument"2、 做好设备的安装和调平 6\o"CurrentDocument"第三章具体的检验方法 8\o"CurrentDocument"一、 水平仪测量导轨垂平面内直线度 8\o"CurrentDocument"1、 需要的测量工具 8\o"CurrentDocument"2、 第一次测量计算步骤： 8\o"CurrentDocument"二、 水平仪测量导轨平行度误差 14\o"CurrentDocument"1、 测量工具 14\o"CurrentDocument"2、 步骤 14\o"CurrentDocument"第四章误差的产生原因和预防措施 16\o"CurrentDocument"一、 分析误差产生原因 16\o"CurrentDocument"1、 系统误差原因分析 16\o"CurrentDocument"2、 仪器误差 16\o"CurrentDocument"3、 人为误差 16\o"CurrentDocument"4、 随机误差原因分析 16\o"CurrentDocument"5、 过失误差原因分析 17\o"CurrentDocument"6、 误差控制的改善措施及建议 17\o"CurrentDocument"二、 减小误差的预防措施 17\o"CurrentDocument"1、 系统误差的改善方法 17\o"CurrentDocument"2、 随机误差的改善方法 18\o"CurrentDocument"3、 过失误差的改善方法 19\o"CurrentDocument"第五章总结 20\o"CurrentDocument"第六章参考文献 21第一章绪论一、机床导轨的概述机床的床身、立柱、工作台、床鞍、滑座等部件上均有导轨。由于各种导轨在工作时受力状况不同，所以导轨的形状和尺寸也不同。但机床导轨的质量必须满足机床的加工精度、工作能力以及使用寿命的要求。1、机床导轨的作用机床导轨的结构分为运动件和承导件。它的作用是承受载荷和具有导向作用，承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力运动部件涣刀架可沿导轨运动。机床导轨的精度对工件加工精度有着很大的影响，导轨精度高，工件的加工精度就高；反之，工件的加工精度就低。图1-12、 导轨的基本要求⑴具有较高的导向精度得以保证运动的正确性。导向精度是指运动导轨沿支承导轨运动时直线运动导轨的直线性以及导轨同其它运动件之间相互位置的准确性。⑵承载能力大、刚度好根据承受载荷的性质合理选择导轨的截面形状和尺寸，使导轨有足够的刚度保证机床的加工精度。⑶精度保持性好导轨原始精度丧失的主要原因是磨损。3、 导轨几何精度的国家标准表1-1名称导轨全长导轨局部直线度0.03mm0.02mm平行度0.08/10000.02/1000

第二章检验前的准备工作—、现场的准备工作1、检验工具的准备表2-1名称简图介绍平行平尺有二个相互平行的高精度加工面；用优质铸铁经稳定处理和去磁后制成，使用时受温度影响较小，轻便。垫铁垫铁是为放置水平仪、读数显微镜和指示器表座等测量工具而制作的与导轨形状和精度相适应的专用工具，其结构见，分矩形、山形、V形。材质为铸铁，长度有200mm、250mm、500mm几种。检验桥板■ 检验桥板是测量床身导轨平行度误差的一种主要工具，常与水平仪配合使用。针对不同形状的机床导轨，应设计不同结构的检验桥板。设计时检验桥板与导轨的接触面要小（线接触）才能有较高的灵敏度。框式水平仪是用来测量水平位置微小角度偏差的测量仪器。实践中，常用来校正基准安装件的水平度，导轨或基准平面的直线度和平面度误差，及零部件之间的平行度误差。规格以工作面的长度表示，在普通机床几何精度检验中应选用刻度为0.02mm/m的水平仪。

2、做好设备的安装和调平⑴横向调平步骤见表2-2o表2-2调平顺序调平过程调平见图1将水平仪平稳的放在导轨平面上距离主轴最近的位置，水平仪的方向与导轨长度方向成90。调整水平仪中的水泡位置，尽量使其在中间的位置。2待其平稳后，记录下水泡一端的位置，此位置为水平仪的零点。3将水平仪放在导轨的中间位置，待水泡静止后，记录水泡位置。水泡向哪边移动，说明哪边导轨平面高，远离哪边就说明哪边低。则在高的那边向外调节楔铁，同时在低的那边向内调节楔铁。使水泡回到（或接近）零点的位置.4将水平仪放在导轨尾部位置，同步骤2的操作，使水泡在（或接近）零点位置。5往复步骤2-4,通过调节楔铁，控制水泡在三个位置的移动范围在5格之内。⑵纵向水平的调整和横向水平的调整原理是一样的，但水平仪的方向要和导轨长度方向一致，然后确定哪端高或哪段低时，要同时拧紧横向方向上的螺母或调节楔铁。直到水泡在导轨两端和中间三给位置的的移动范围在5各之内为止。此时粗调水平结束。⑶精调水平：分段调整法，即将导轨分成相等的若干整段来进行测量，并使头尾平稳的衔接，逐段检查并读数，然后确定水平仪气泡的运动方向和水平仪实际刻度及格数。进行记录，填写符号。用画坐标图的方法来确定机床导轨直线度精度误差值先调整二项水平，再调整一项水平。⑷二项水平的调整：调整水平仪的零点，并记录水泡的位置。每走一平，观察并记录水泡的位置，水泡向哪边移动就说明哪边高。高的那边就要通过地脚螺母向下压，于此同时，与之相对应低的那边要通过楔铁往上起。根据GB-T4020-1997的规定和我们测量时的条件，调整好的水平应为每平水泡的移动应在2格之内。⑸一项水平的调整：测量导轨时，水平仪的气泡一般按照一个方向运动，机床导轨的凸凹是由水平仪的移动方向和该气泡的运动方向来确定。水平仪的移动方向与气泡的运动方向相同，呈凸，用符号”+〃表示。水平仪的移动方向与气泡的运动方向相反，呈凹，用符号表示。调整机床水平时，是通过调节楔铁（向上起）来控制水平仪中水泡的位置的。第三章具体的检验方法一、水平仪测量导轨垂平面内直线度1、需要的测量工具框式水平仪、垫铁2、第一次测量计算步骤:⑴用一定长度的垫铁安放水平仪，不能直接将水平仪安放在导轨被测面上;⑵将水平仪置于导轨中间，调平导轨；⑶将导轨分为若干段，其长度应与垫铁长度相适应。然后从左向右，一次首尾相连逐段测量导轨，用相对读数法进行读数。逐一进行记录，见表格3-1。表格3-1测量顺序读数（格）测量过程简图1在0—500cm内水平仪的读数是+1■fl—………2在500一1000cm内水平仪的读数是+2.5一旦」 31000一1500cm内水平仪的读数是T 回, 4在1500—2000cm内水平仪的读数是-0.5川时n5在2000—2500cm内水平仪的读数是-1.5 哂..四⑷将记录的数据，逐点累积绘制出导轨在铅垂平面内的直线度误差，然后计算出误差格数n,A-nXiXL其中i为水平仪的精度，L为垫铁的长度。⑸测量得到导轨长2000mm的车床，溜板500mm,当溜板处于近主轴端的极限位置时，记录一次水平仪的读数，移动溜板，每隔500mm记录一次，共计五次，如此反复测量三次。五次的读数见表3-2、表3-3、表3-4。

表3-2数据表测量顺序012345气泡位置lllltmine川恤血读数（格）0+1+2.5-1-0.5-1.5累加值0+1+3.5+2.5+2+0.5⑹将各累加值依次在直角坐标中画出，将首尾两点相连接，即为导轨在垂直平面内的直线度误差曲线，如图3-1、图3-2、图3-3所示。5001000150020002500图5001000150020002500图3-1误差曲线⑺误差曲线Oabcde相对其评定基准0e连线最大纵坐标值bbz就是导轨全长上的直线度误差用6全表示。线段0e连线的坐标差就是它们的局部误差用6局表示，其中最大差值是bb'-aa',即为该导轨的局部误差值。如果水平仪的分度值为0.02/1000,则e0.02e,7,8= x500xbb全10000.02e°C

= x500x3.3twtw1000=0.033mm

8=°°2x500x（bb'—。。'）局1000=°x500x（3.3-0.9）mm1000=0.024mm表格3-3测量顺序012345气泡位置lllltmint1恤读数（格）0+0.5+3-1-0.5-1累加值0+0.5+3.5+2.5+2+15001000150020002500图3-28=2^Lx500xZ>Z>'

全10000.02e。1二 x500x3Amm1000=0.031〃?〃？

3=°°2x500x(沥'-。。')局1000=°°2x500x(3.1-0.3)mm1000=0.028mm表格3-4测量顺序012345气泡位置lllltmine川m读数（格）0+0.5+2.5-0.5-1-0.5累加值0+0.5+3+2.5+1.5+1图3-30.02…771= x500x88'10000.02…-° x500x2.Smm1000=0.028mm8二° x500x(bb's‘)局1000=x500x(2.8-0.4)mm1000=0.024mmc0.033+0.031+0.028o— 平均全 3=0.03Iwtwc0.024+0.028+0.024o= 平均局 3=0.025twtm⑻结论导轨全场上的直线度的标准值是0.03mm,局部直线度的标准值是0.02mm。计算出的结果大于标准值，所以导轨水平面内的直线度不符合国家标准，导轨需要修复。⑼导轨的维修机床导轨及其它摩擦副，在长期的使用过程中，由于两个接触面间存在不同程度的摩擦，使摩擦副表面产生不同程度的磨损，严重时影响机床的加工精度和生产效率。机床导轨修理的常用方法有刮研修复法、配磨修复法、粘接修复法、电刷镀一钎焊法修复法等。刮研修复法通过导轨与标准检具（或与其相配的件）配研和刮削，使导轨精度达到要求的修复方法。刮研修复法具有精度高、表面美观、存油情况良好和耐磨性好等优点，但劳动强度大、生产效率低，一般适用于高精度机床，或者条件较差的工厂和车间的设备修理。配磨修复法机床床身导轨和配合件（工作台、床鞍等）的导轨，都采用磨削加工来达到要求。因此用手工刮研，大大地提高了劳动生产率，但在工艺装备中要提供一套合格的导轨副研具。粘接修复法机床导轨局部磨损后，为了延长机床使用寿命，降低设备运行成本，采用聚四氟乙烯板代替金属板粘补导轨，修复磨损的导轨。（1）聚四氟乙烯的特点和性能聚四氟乙烯俗称“塑料王”。它具有优良的化学稳定性、腐蚀性、密封性、高润滑、不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。电刷镀一钎焊法修复法对于铸铁导轨而言由于铸铁导轨具有良好的减振耐磨性、稳定性、成本较低，一直是大多数机床设计人员的首选。但铸铁存在硬度低、组织疏松、毛坯缺陷多等弱点，承载较重的大型机床，容易造成导轨磨损、拉伤，从而降低了机床精度，影响产品质最。因此常采用电刷镀一钎焊法快速修复机床导轨的表而缺陷。（10）表而处理导轨表面处理（除油、灰尘）。电解除油一水洗一II电净一III电净一刷过渡层镣2至3M一水洗一刷镀碱铜一水洗一酸洗一钎焊锡秘合金一磨平钎焊层一刷镀前处理一刷镀。二、水平仪测量导轨平行度误差两条导轨的平行度，采用水平仪及检验桥板进行测量，方法简便，而测量精度页较高。其误差的计算一律采用角度偏差值表示，当桥板在导轨上移动时每隔250毫米记录一次水平仪读数，水平仪在每一米行程上和全部行程上读数的最大代数差，就是导轨平行度误差1、 测量工具桥板、框式水平仪2、 步骤⑴把导轨面清理干净，不能留有杂物；⑵把桥板放在所测导轨上，并将框式水平仪放在桥板上；⑶调节桥板调整螺钉，使桥板水平，此时水平仪气泡处于中间位置；⑷将桥板从左往右移动，每隔250mm用相对读数法读一次水平仪上的数值,并做好记录，见图3-4、图3-5o图3-4图3-5检测得知，有一床身导轨全长2米，其平行度允差，在1米长度上为0.02/1000,在全长上为0.08/1000.现用水平仪精度为0.02/1000,检验桥板每250毫米移动一次，取得8个读数，如表3-5,其1米长度上的最大平行度误差在3-6位置处，其误差为0.01/1000—(―0.01/1000)=0.02/1000精度合格；全长上的平行度误差为2-8的位置处，其误差值为0.015/1000—(―0.015)=0.08/1000精度亦未超差。表3-5导轨不平行度记录表位置序号123456780250500750100012515001750距离-0-25050075010001250150017502000水平仪读数0-0.015/1000-0.01/1000-0.005/10000+0.01/1000+0.005/1000+0.015/1000第四章误差的产生原因和预防措施一、分析误差产生原因检测的误差分类及成因根据误差产生的原因及产生性质，可以把测量误差分为系统误差、随机误差和过失误差三大类。1、 系统误差原因分析系统误差是由人机系统产生的误差，是由一定原因引起的在相同条件下多次重复测量同一物理量时产生的。它具有测量结果总是朝一个方向偏离，其绝对值大小和符号保持恒定，或按照一定规律变化的特点。因此系统误差有时称之为恒定误差。系统误差主要由些列原因引起：2、 仪器误差由于测量工具、设备、仪器结构上的不完善，电路的安装、布置、调整不得当，仪器刻度不准确或刻度的零点发生变动，样品不符合要求等原因引起的误差。3、 人为误差指试验检测操作人员感官的最小分辨力和某些固有习惯引起的误差。例如,由于观察者的最小分辨力不同，在测量数值的估读或与界面的接触程度上，不同观测者就有不同的判断误差。有的试验检测人员的固有习惯，如在读取仪表读数时总是把头偏向一边，也可能会引起误差。4、 随机误差原因分析随机误差往往是由不能预料、不能控制的原因造成的。例如试验检测人员对仪器最小分度值的估读很难每次严格相同；测量仪器的某些活动部件所指示的测量结果在重复测量时很难每次完全相同，尤其是使用年久或质量较差的仪器设备时更为明显。无机非金属材料的许多物化性能都与温度有关。在试验检测过程中，温度应控制恒定，温度恒定有一定的限制，在此限度内总有不规则的变动，导致测量结果发生不规则的变动。此外，测量结果与室温、气压和湿度也有一定的关系。由于上述因素的影响，在完全相同的件下进行重复测量时，测量值或大或小，或正或负，起伏不定。这种误差的出现完全是偶然的，五规律性的，所以也称为偶然误差。5、过失误差原因分析过失误差也叫错误，是一种与事实不符的显然误差。这种误差往往是由于实验检测人员的粗心、疏忽大意、不正确操作或测量条件的突然变化所引起的。例如：仪器放置不稳，受外力冲击产生毛病；试验检测时读错数据、记错数据;数据处理时单位出错、计算出错等。在试验检测过程中过失误差是不允许的，应消除过失误差。6、误差控制的改善措施及建议对于误差的减少和消除，应根据试验检测工作的内容及检测结果要求，预先定出测量结果的允许误差，通过选择合理的测试方法、恰当的仪器设备、规范必要的测量条件等手段来保障试验检测工作的顺利完成。消除测量误差，应根据误差的来源和性质，采取相应的措施和方法。必须指出，一个测量结果中既存在系统误差，又存在偶然误差，要截然区分两者是不容易的。所以应根据测量的要求和两者对测量结果的影响程度，选择消除方法。一般情况下，在对精密度要求不高的工程测量中，主要考虑对系统误差的消除；而在科研、计量等对测量准确度和精密度要求较高的测量中，必须同时考虑消除上述两种误差。二、减小误差的预防措施1、系统误差的改善方法系统误差通常在测试之前就已经存在，而且在试验过程中始终偏离一个方向，在同一试验中其大小和符号相同，容易识别，可通过试验或用分析方法掌握其变化规律予以修正。为了尽量减小或消除系统误差对测定结果的影响，可以用如下方法来改善系统误差。⑴从产生误差的根源上消除系统误差这是消除系统误差的根本方法。在测定之前，要求检测人员在检测过程中可能产生的系统误差进行认真的分析，必须尽可能预见一切可能产生系统误差的来源，并设法消除或尽量减弱其影响。测量前对仪器本身性能进行检查，使仪器的环境条件和安装位置符合检验技术要求的规定；对仪器在使用前进行正确的调整；严格检查和分析测量方法是否正确等来消除仪器、检测方法、环境等因素而产生的系统误差；为防止因仪器长期使用而使其精度降低，及时送计量部门进行周期检定。⑵用校正方法来消除系统误差这种方法是对测量用的滴定管、移液管、容量瓶等计量器具，在测量前进行修正，做出校正曲线或误差表，测量后对实际测量值进行修正，从而避免或消除因此而产生的系统误差。⑶用空白实验来消除系统误差空白试验是指在不加试样的情况下，按分析检验方法标准或规程在同样的操作条件下进行的测定。空白试验所得结果的数值为空白值。然后再对加入被测试样按分析检验方法标准或规程在同样的操作条件下进行测定得出试样的测定值，最后从试样的测定值中扣除空白值，就得到比较准确的分析结果，这样可以消除因蒸馅水含有杂质或所使用的试剂不纯所产生的系统误差。⑷采用对照试验消除系统误差对照试验就是用同样的分析方法在同样的条件下，用标样代替试样进行的平行测定。通过对照试验可以校正测试结果，消除系统误差。2、随机误差的改善方法对于随机误差的偶然性和不确定性，因此很难在测试过程中加以消除。但我们完全可以掌握这种误差的统计规律，用概率论与数理统计的方法（如标准差或变异系数判别法等）对数据进行分析和处理，以获得可靠的测量结果，我们可以通过以下措施进行改善：⑴增加平行测定次数从统计学和概率论上讲，最有效的一种减少随机误差的方法是多次测量，取平均值。根据随机误差的对称性和抵偿性可知，当无限次的增加测量次数时,就会发现测量误差的算术平均值的极限为零。即只要测试次数无限多，其测量结构的算术平均值就不存在随机误差。在实际工作中，虽然不可能无限次的增加测量次数，但可以尽可能的多测量几次，并取其多次测量结果的算术平均值作为最终测试值，以达到改善测量随机误差的目的。⑵选用精度更高稳定性更好的仪器比如用刻划1米的尺和刻划1毫米的尺测量的精度是不同的，用原子钟和沙漏测量时间的精度是不同的。⑶培养熟练的操作技能读数越快，仪器的变动越小，精度越高，而不熟练的人操纵仪器会带来仪器的震动和扭曲等。⑷选择合适的观测时机让仪器受光照和温度带来的热胀冷缩更小，在稳定的地点设置仪器，避免不规则沉降带来的误差。3、过失误差的改善方法过失误差明显地歪曲试验检测结果，含有过失误差的测量数据不能采用，必须利用一定的准则从测