高精度卧式加工中心精密装配关键技术﹡

近年，对机床的精度及性能要求不断提升，在国家863课题“精密卧式加工中心设计制造关键技术”中，所研制的卧式加工中心M/800H样机性能指标:主轴最高转速12000r/min，直线坐标定位精度0.003mm，重复定位精度0.0015mm，转台定位精度3′′，重复定位精度1.5′′。其中，机床的精密装配技术成为必不可少的关键研究内容。M/800H卧式加工中心的整机装配可以划分为:移动部件装配、主轴单元部件装配、数控转台部件装配、固定结合面装配等，以下进行部分介绍。

1 移动部件导轨装配技术

高精度卧式加工中心的移动部件导轨结合部的装配精度对机床的定位、重复定位精度及机床加工精度具有重要的影响。目前，国内外的通用方法仍然是通过导轨基面刮研方式，来保证导轨副的装配精度。在实践中发现，尽管导轨基面可以达到很高的刮研精度，但导轨装配后的几何精度不一定会提高，这是由于导轨的误差、大件的结构、刚度等综合因素造成了导轨装配后的结构变形，同样，移动部件在机床上装配后，由于移动部件的重量、大件刮研时的放置方向与部件装配后工作方向的差异，也会导致整机与关键部件的结构变形，进而影响直线坐标的精度，达不到机床精度要求。为解决这一问题，在M/800H高精度卧式加工中心装配中，基于对装配过程的静力学仿真，得到X、Y和Z三组导轨每个装配步骤的静变形规律，确定导轨面各点综合变形值。对比装配前部件变形误差和整机装配后的变形误差，利用反变形原理，修正导轨安装基面，以提高直线移动部件的几何精度和运动精度［1－2］。

1.1 导轨基面修正方法精密卧式加工中心的X、Y和Z三向导轨分别安装在立柱、溜板和床身上，实际刮研调整时，立柱、溜板和床身平放在地面或垫铁上，对床身来说，调整时的重力方向和工作状态下的重力方向相同，但是，对于立柱和溜板来说，调整时的重力方向与工作状态下的重力方向不同。设移动部件在导轨上的行程为S，将该行程均分为n段，则应计算的变形节点位置有n+1个，记每个装配状态下各个节点位置的导轨变形为δim，其中i=1，2，3，...，n+1，m=0，1，2，3，4，5，表示各装配步骤。对X、Y导轨，调整时重力作用下的变形和工作状态下的变形不同，设在实际调整状态下，导轨面的重力变形为δ'i，直线度设计要求为δ，则X、Y导轨安装面修正后的调整量应为:δai=δ5i+δ0i－δ对于Z向导轨，调整方向的重力和工作状态下的重力方向相同，δ0i=0。1.2导轨静变形仿真分析方法使用软件Creo2.0建立整机大件的三维模型，并对结构进行简化。固定结合面主要是螺栓连接结合部，在进行等效时，选定螺栓连接处作为等效结合点，并对两个结合点建立三向刚度关系。等效方式如图1a所示。滑动结合面主要包括滚动直线导轨—滑块结合面，进行等效时，在导轨和滑块上对应位置设置等效结合点，对两个结合点建立两向刚度，等效方式如图1b所示。各结合面结合点的等效刚度值，

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结语

高精度卧式加工中心的装配质量，是保证机床整机性能质量的关键。M/800H高精度卧式加工中心通过装配工艺技术的研究，严格控制机床的装配质量，取得了较好的效果，达到了机床的设计要求。本文以M/800H高精度卧式加工中心为例，对移动部件导轨装配、主轴单元装配、数控转台的装配工艺技术进行了介绍，对今后深入研究高精度机床的精密装配技术具有一定的借鉴作用。

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