第二节 铣床(数控铣床)的安装调整及精度检验
一、铣床的安装要点
铣床的主体运动是铣刀的旋转运动。一般情况下,铣床具有相互垂直的三个方向上的调整移动,同时,其中任一方向的调整移动也可成为进给运动。下面以X62W型卧式铣床为例说明其安装要点。
X62W型卧式铣床的工艺特点:主轴水平布置,工作台可沿纵向、横向和垂向三个方向做进给运动或快速移动。工作台可以在水平面内作±45°的回转,以调整需要的角度,适应螺旋表面的加工,其主要部件的安装要点见表2-17。
表2-17 铣床部件的安装要点
图2-6 万能立铣头及安装
1—主轴座体;2—座体;3—螺钉;4—楔铁;5—床身导轨;6—铣床主轴;7—连接盘;8—轴;9—铣床主轴凸键;10—铣刀;11—主轴;12—壳体
二、铣床的基本操作及调整
1.铣床的合理使用和正确操作
以X62W型铣床为例,将其合理使用和操作说明如下:
(1)工作台的纵、横、垂向的手动进给操作
将工作台纵向手动进给手柄、工作台横向手动进给手柄、工作台垂向手动进给手柄,分别接通其手动进给离合器,摇动各手柄,带动工作台做各进给方向的手动进给运动。顺时针方向摇动手柄,工作台前进(或上升);逆时针方向摇动手柄,工作台后退(或下降)。摇动各手柄,工作台做手动进给运动时,进给速度应均匀适当。
纵向、横向刻度盘圆周刻线120格,每摇动手柄一转,工作台移动6mm,每摇动一小格,工作台移动0.05mm(6/120mm);垂向刻度盘圆周刻线40格,每摇动手柄一转,工作台上升(或下降)2mm;每摇动一小格,工作台上升(或下降)0.05mm,如图2-7所示。摇动各手柄,通过刻度盘控制工作台在各进给方向的移动距离。
图2-7 纵、横、垂向手柄和刻度盘
摇动各进给方向的手柄,使工作台按某一方向要求的距离移动时,若手柄摇过头,不能直接退回到要求的刻线处,应将手柄退回一转后,再重新摇到要求的数值,如图2-8所示。
图2-8 消除刻度盘空转的间隙
(2)主轴变速操作
如图2-9所示,调整主轴转速时,手握变速手柄球部,将变速手柄1下压,使手柄的榫块从固定环2的槽Ⅰ内脱出,再将手柄外拉,使手柄的榫块落入固定环2的槽Ⅱ内,手柄处于脱开位置A。然后转动转速盘3,使所需要的转速数值对准指针4,再接合手柄。接合变速操纵手柄时,将手柄下压并较快地推到位置B,使冲动开并5瞬时接通电动机而转动,以利于变速齿轮啮合,再由位置B慢速继续将手柄推到位置C,使手柄的榫块落入固定环2的槽Ⅰ内,变速终止。用手按“启动”按钮,主轴就获得要求的转速。转速盘3上有30~1500r/min共18种转速。变速操作时,连续变换的次数不宜超过三次。如果必要,时隔5min后再进行变速,以免因启动电流过大,导致电动机超负荷,使电动机线路烧坏。
(3)进给变速操作
变速操作时,先将变速操纵手柄外拉,再转动手柄,带动转速盘旋转(转速盘上有23.5~1180mn/min共18种进给速度),当所需要的转速数值对准指针后,再将变速手柄推回到原位,如图2-10所示,按“启动”按钮使主轴旋转,再扳动自动进给操纵手柄,工作台就按要求的进给速度做自动进给运动。
图2-9 主轴变速手柄操作
图2-10 进给变速操作
(4)工作台纵向、横向、垂向的机动进给操作
工作台纵向、横向、垂向的机动进给操纵手柄均为复式手柄。纵向机动进给操纵手柄有三个位置,即“向右进给”“向左进给”“停止”,扳动手柄,手柄的指向就是工作台的机动进给方向,如图2-11(a)所示。工作台横向和垂向的机动进给由同一手柄操作,该手柄有5个位置,即“向里进给”“向外进给”“向上进给”“向下进给”“停止”。扳动手柄,手柄的指向就是工作台的进给方向,如图2-11(b)所示。
图2-11 工作台纵向、横向、垂向的机动进给操作
以上各手柄,接通其中一个时,就相应地接通了电动机的电气开关,使电动机“正转”或“反转”,工作台就处于某一方向的机动进给运动。因此,操作时只能接通一个,不能同时接通两个。
(5)纵向、横向、垂向的紧固手柄
铣削加工时,为了减少振动,保证加工精度,避免因铣削力作用使工作台在某一进给方向上产生位置移动,对不使用的进给机构应紧固。这时可分别旋紧纵向工作台的紧固螺钉、横向工作台的紧固手柄或垂向工作台的紧固手柄。工作完毕后,必须将其松开。
(6)悬梁紧固螺母和悬梁移动六方头
旋紧两紧固螺钉,可将悬梁紧固在床身的水平燕尾形导轨面上;松开两紧固螺钉,用扳手转动六方头,可使悬梁沿床身水平导轨面前后移动。
(7)纵向、横向、垂向自动进给停止挡铁
它们各有两块,主要作用是停止机床各方向的自动进给。三个方向的自动进给停止挡铁,一般情况下安装在限位柱范围内,并且不准随意拆掉,防止出现机床事故。
(8)回转盘紧固螺钉
回转盘紧固螺钉有4个。铣削加工中需要调转工作台角度时,应先松开紧固螺钉,将工作台扳转到要求的角度,然后再将螺钉紧固。铣削工作完毕后,再将螺钉松开,使工作台恢复原位(即回转盘的零线对准基线),然后将螺钉紧固。
X62W型铣床的操作顺序和要求如下:操作铣床时,首先用手摇动各手动进给操纵手柄,做手动进给检查,没有问题后,将电源开关扳至“通”的位置,将主轴换向开关扳至要求的转向,再调整主轴转速和工作台每分钟的进给量,然后按动“启动”按钮,使主轴旋转,扳动工作台自动进给操纵手柄,使工作台做自动进给运动。工作台进给完毕后,将自动进给手柄扳至原位,按下主轴“停止”按钮,停止主轴的旋转。操作完毕后,应使工作台在各进给方向上处于中间位置。当需要工作台做快速进给运动时,先扳动工作台自动进给手柄,再按下“快速”按钮,工作台即做该进给方向的快速进给运动。使用快速进给时,应注意机床的安全操作。
不使用回转工作台时,其转换开关应在“断开”位置。正常情况下,离合器开关应在“断开”位置。
2.铣床的调整
铣床各部分若调整得不好,或在使用过程中部件或零件产生松动和位移,甚至磨损后,铣床均不能正常工作。为了保证铣床能加工出符合精度要求的高质量的工件,必要时应对铣床进行调整,调整的主要内容及方法如下。
(1)主轴轴承间隙的调整
主轴是铣床的主要部件之一,它的精度与工件的加工精度有密切的联系。如果主轴的轴承间隙太大,则使铣床主轴产生径向或轴向圆跳动,铣削时容易产生振动、铣刀偏让(俗称让刀)和加工尺寸控制不好等后果;若主轴的轴承间隙过小,则会使主轴发热,出现卡死等故障。
① X62W型铣床主轴的调整。如图2-12所示,调整时先将床身顶部的悬梁移开,拆去悬梁下面的盖板。松开锁紧螺钉2后,就可拧动螺母1,以改变轴承内圈3和4之间的距离,也就改变了轴承内圈与滚珠和外圈之间的间隙。
图2-12 X62W型铣床主轴轴承间隙的调整
1—螺母;2—螺钉;3, 4—轴承内圈
轴承的松紧程度取决于铣床的工作性质。一般以200N的力推动或拉动主轴,顶在主轴端面的百分表读数在0.015mm的范围内变动,再在1500r/min的转速下运转1h,若轴承温度不超过60℃,则说明轴承间隙合适。
② 立式铣床主轴的调整。如图2-13所示,调整时先把立铣头上前面的盖板拆下,松开主轴上的锁紧螺钉2,转动螺母1,再拆下主轴头部的端盖5,取下垫片4(垫片由两个半圆环构成,以便装卸),再根据需要消除间隙的多少,配磨垫片。由于轴承内孔的锥度是1∶12,若要消除0.03mm的径向间隙,则只要把垫片厚度磨去0.36mm,再装上去即可。用较大的力拧紧螺母,使轴承内圈胀开,一直到把垫片压紧为止。再把锁紧螺钉拧紧,以防螺母松开,并装上端盖。
主轴的轴向间隙是靠上面两个角接触球轴承来调节的。在两轴承内圈的距离不变时,只要减薄外垫圈,就能减小主轴的轴向间隙。轴承松紧的测定同测定X62W型铣床主轴一样。
图2-13 立式铣床主轴的调整
1—螺母;2—螺钉;3—外垫圈;4—垫片;5—端盖
(2)主轴冲动开关的调整
铣床设置冲动开关的目的是为了保证齿轮在变速时易于啮合。因此,其冲动开关接通时间不宜过长或接不通。时间过长,变速时容易造成齿轮撞击声过大或打坏齿轮。接不通时,则齿轮不易啮合。主轴冲动开关接通时间的长短是由螺钉的行程大小来决定的,并且与变通手柄扳动的速度有关。行程小,接不通;行程大,接通时间过长。因此,在调整时应特别加以注意,其调整方法如下(图2-9)。
调整时,首先将机床电源断开,拧开按钮上的盖板,即能看到冲动开关5,然后再扳动变速手柄1,查看冲动开关5的接触情况,根据需要拧动螺钉,然后再扳动变速手柄1,检查冲动开关5接触点接通的可靠性。一般来说,接触点相互接通的时间越短,所得到的效果越好。调整完后,应将按钮盖板安装好。在变速时,禁止用手柄撞击式的变速,变速手柄从A到B时应快一些,在B处停顿一下,然后将变速手柄慢慢推回原处(即C位置)。当在变速过程中发现齿轮撞击声过大时,应立即停止变速手柄1的扳动,将机床电源断开。这样,即能防止床身内齿轮被打坏或其他事故的发生。
(3)工作台的调整
① 工作台回转角度的调整。对X62W型同系列万能铣床来说,工作台可在水平面内顺时针和逆时针各回转45°。调整时,可用机床附件中相应尺寸的扳手,将操纵图中的调节螺钉松开,该螺钉前后各有两个,拧松后即可将工作台转动。回转角度可由刻度盘上看出,调整到所需的角度后,再将螺钉重新拧紧。
② 快速电磁铁的调整。机床在三个不同方向的快速移动,是由电磁铁吸合后通过杠杆系统压紧摩擦片来实现的。因此,快速移动与弹簧的弹力有关,但与摩擦片的间隙无关,如图2-14所示。所以,调整快速机构时,绝对禁止通过调整摩擦片的间隙来增加摩擦片的压力(摩擦片的间隙不得小于1.5mm)。
图2-14 快速电磁铁装配示意图
当快速移动不起作用时,打开升降台右侧的盖板,取下螺母上的开口销,拧动螺母,调整电磁铁芯的行程,使其达到带动为止。
③ 纵向工作台丝杠、螺母间隙的调整。工作台手轮从沿某一方向转动到向反方向转动时,中间有一空程存在,空程的大小综合反映了传动丝杠与螺母之间的间隙和丝杠本身安装的轴向间隙。存在这两种间隙,当铣削的作用力和进给方向一致,并大于摩擦力时,会使工作台产生窜动,以致损坏刀具和工件,因此必须及时加以调整。调整机构如图2-15所示。调整时,先卸去机床正面工作台底座上的盖板4,如图2-15(a)所示,拧松固定螺钉3,使压板2松动,顺时针转动蜗杆1,带动外圆为蜗轮的螺母5转动,并向固定在工作台底座上的主螺母6方向靠紧。在转动之前,间隙存在于两螺母螺纹的同一侧,如图2-15(b)所示;当螺母5转动时,由于两螺母在一根丝杠上做相对转动而使两端面间相互产生推力,结果使两螺母分别以左右方向向丝杠上螺纹的两侧面靠紧,如图2-15(c)所示,达到减小间隙的目的。调整好后,拧紧螺钉3,装上盖板4。丝杠螺母之间的配合松紧程度,应达到下面两个要求。
图2-15 丝杠螺母间隙的调整机构
1—蜗杆;2—压板;3—固定螺钉;4—盖板;5—蜗轮螺母;6—主螺母;7—丝杠;8—调节螺杆
a.用手轮做正反转时,空程读数一般为0.15mm(3小格),其中包括丝杠与螺母之间的间隙和丝杠两端轴承的间隙。作顺铣时,最好把间隙调整到0.10~0.15mm范围内。
b.用手摇手轮时,丝杠全长上都不应有卡住现象。因此加工时,尽量使工作台传动丝杠在全长内均匀合理地使用,以保证丝杠和导轨的均匀磨损。
④ 纵向工作台丝杠轴向窜动间隙的调整。如图2-16所示为纵向工作台左端丝杠轴承的结构。调整时,先卸下手轮,拧出螺母1,取下刻度盘2,扳直止退垫圈4,松开螺母3,转动螺母5就能调节推力轴承间的间隙。间隙调整合适后拧紧螺母3,螺母3旋紧后使间隙在0.01~0.03mm内。把止动片扣好,然后再将刻度盘、螺母和手轮等装上。
图2-16 纵向工作台左端丝杠轴承的结构
1—锁紧螺母;2—刻度盘;3,5—调节螺母;4—止退垫圈
(4)各进给方向导轨楔铁的调整
工作台导轨和楔铁(又称塞铁)经日常使用后会逐渐磨损,使间隙增大,造成铣削时工作台上下跳动和左右摇晃,影响工件的直线性和加工面的表面粗糙度,严重时会损坏铣刀,因此需经常进行调整。
导轨间隙的调整是利用楔铁的斜楔作用来增减间隙的。如图2-17所示为横向工作台导轨的楔铁调整机构。调整时,拧转螺杆1,就能把楔铁2推进或拉出,使间隙减小或增大。如图2-18所示为纵向工作台导轨的楔铁调整机构。调整时,先松开螺母2及3,拧动螺杆1和拧紧螺母2,就能使楔铁推进或拉出,以达到间隙减小或增大的目的,间隙调整好后再拧紧螺母3(可防止松动)。间隙的大小一般不超过0.03mm,用手摇时不感到太重、太紧为合适。
图2-17 横向工作台导轨的楔铁调整机构
1—调节螺杆;2—楔铁
图2-18 纵向工作台导轨的楔铁调整机构
1—调节螺杆;2—螺母;3—锁紧螺母;4—楔铁
升降台导轨楔铁的调整方法与横向导轨楔铁相同,如图2-19所示。
图2-19 升降台导轨楔铁的调整机构
三、铣床工作精度的检验及空运转试验
工件铣削加工质量的好坏与铣床精度有着极为密切的关系。因此,在机床大修或使用较长时间后,应对机床的各项重要的精度指标进行检查。
以下是根据GB/T 3933—2002《升降台铣床精度》和GB/T 17421.1—1998《机床检验通则第1部分:在无负荷或精加工条件下机床的几何精度》两个标准,对卧式和立式升降台铣床的几何精度检验和工作精度检验,供参考。
在检测精度之前,应把铣床工作台的水平位置调整好。调整时,把两个水平仪互相垂直地放在工作台面上,通过镶条来调整工作台的水平位置。两个水平仪的读数均不超过0.04mm/1000mm。
1.卧式和立式升降台铣床工作精度的检验
卧式和立式升降台铣床工作精度的检验见表2-18。
表2-18 卧式和立式升降台铣床工作精度的检验
2.铣床空运转试验(表2-19)
表2-19 铣床空运转试验