一、装配精度
装配质量包括的内容很多,有装配精度、操作性能、使用性能等指标。装配质量是否合格,需要对装配的各个环节进行检测,最终由数据确定。影响装配质量的因素很多,讨论装配质量,是在所有装配零件均为合格品的前提条件下进行的。
(一)装配精度的获得方法
最终获得的装配精度不但取决于各零部件的制造精度,而且还与装配方法的选择有极大的关系。常见装配方法如下。
1.完全互换法
完全互换法的配合零件公差之和小于或等于装配允许的偏差,这样可以获得规定的精度,从而确保了装配质量。这种装配方法的零件完全互换,操作简单方便,易于掌握,生产率高,便于组织流水作业。但这种方法对零件的加工精度要求很高,适用于配合零件数较少、批量较大、零件采用经济加工精度制造的场合,如汽车、缝纫机及小型电动机的部分零部件。
2.不完全互换法
不完全互换法中配合零件公差平方和的平方根小于或等于装配允许的偏差。可不加选择进行装配,零件可以互换,也具有操作方便、易于掌握、生产率高、便于组织流水作业生产的优点。同时因公差较完全互换法放宽,较为经济合理,但有极少数零件需返修或更换。这种方法适用于零件数较多、批量大和零件加工精度需放宽时的制造,如机床、仪器仪表中的一些部件。
3.分组选配法
对配合副中零件的加工公差按装配允许的偏差放大若干倍,对加工后的零件进行测量分组,按对应组进行装配,同组可以互换。零件能按经济精度制造,配合精度高,但增加了分组的工作量。由于各组配合零件不可能相同,容易造成部分零件积压。适于成批大量生产、配合零件数少、配合精度较高而又不便于采用调整装配时,如滚动轴承内外圈与滚子、活塞与活塞销、活塞与缸套等。
4.调整法
选定配合副中一个零件,制造成多种尺寸,装配时利用它来调整到装配允许偏差;或采用可调装置改变有关零件的相互位置来达到装配允许偏差;或采用误差抵消法。零件可按经济精度制造,能获得较高装配精度。但装配质量在一定程度上依赖操作者的技术水平。调整法可用于多种装配场合,如锥齿轮调整间隙的垫片、滚动轴承调整间隙的间隔套等。
5.修配法
在某零件上预留修配量,或在装配过程中再进行一次精加工,综合消除其积累误差。修配法可获得很高的装配精度,但很大程度上依赖操作者的技术水平,适于单件小批生产,或装配精度要求高的场合,如车床尾座垫板、平面磨床砂轮架对工作台台面自磨等。
(二)装配精度的内容
机床的装配精度包括定位误差、相互位置精度、传动精度、几何精度、工作精度。
1.定位误差
定位误差是指实际位置与预期(理想)位置之间的偏离程度。对于主要通过试切和测量工件尺寸来确定运动部件定位位置的机床,如卧式车床、万能升降台铣床等普通机床,对定位精度的要求并不太高;但对于依靠机床本身的测量装置、定位装置或自动控制系统来确定运动部件定位位置的机床,如各种自动化机床、数控机床、坐标测量机等,对定位精度必须有很高的要求。
2.相互位置精度
相互位置精度是指以机床的某一部件为基准要素,另一部件为被测要素时,被测要素相对于基准要素(实际位置相对于理想位置之间)的误差值。如:普通车床溜板移动对尾架主轴锥孔轴心线的平行度;镗床工作台面对镗轴轴线在垂直平面内的平行度;镗轴锥孔轴线的径向跳动;镗轴轴线对前立柱导轨的垂直度。
相互位置精度中的基准要素与被测要素是相对的,如镗床工作台面对镗轴轴线在垂直平面内的平行度,镗轴轴线为基准要素,工作台面是被测要素;而在镗轴轴线对前立柱导轨的垂直度中,镗轴轴线则是被测要素,而立柱导轨则是基准要素。
3.传动精度
机床的传动精度是指机床内联系传动链首末两端之间的相对运动精度。
外联系传动链有时也是内联系传动链的组成部分,故内外联系传动链均会对机床的传动精度产生影响。这方面的误差就称为该传动链的传动误差。
例如,车床在车削螺纹时主轴每转一转,刀架的移动量应等于螺纹的导程。但是,实际上由于主轴与刀架之间的传动链中,齿轮、丝杠及轴承等存在着误差,使得刀架的实际移距与要求的移距之间有了误差,这个误差将直接造成工件的螺距误差。为了保证工件的加工精度,不仅要求机床有必要的几何精度,而且还要求传动链有较高的传动精度。
4.几何精度
机床的几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何精度,它指的是机床在不运动(如主轴不转、工作台不移动)或运动速度较低时的精度。
机床的几何精度规定了决定加工精度的各主要零部件之间,以及这些零部件的运动轨迹之间的相对位置公差。例如,机床导轨副接触面积大小和接触点的分布情况、床身导轨的直线度、工作台面的平面度、主轴的回转精度、刀架拖板移动方向与主轴轴线的平行度、垂直度等。
在机床上加工的工件表面形状,是由刀具和工件之间的相对运动轨迹决定的,而刀具和工件是由机床的执行件直接带动的。所以机床的几何精度是保证加工精度最基本的条件。
5.工作精度
(1)静态精度
静态精度只能在一定程度上反映机床的加工精度,因为机床在实际工作状态下,还有一系列因素会影响加工精度。例如,由于切削力、夹紧力的作用,机床的零部件会产生弹性变形,在机床内部热源(如电动机、液压传动装置的发热,轴承、齿轮等零件的摩擦发热等)以及环境温度变化的影响下,机床零部件将产生热变形;由于切削力和运动速度的影响,机床会产生振动;机床运动部件以工作速度运动时,由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素的影响,其运动精度也与低速下测得的精度不同。所有这些都将引起机床静态精度的变化,影响工件的加工精度。
(2)动态精度
机床在外载荷、温升及振动等工作状态作用下的精度,称为机床的动态精度。动态精度除与静态精度有密切关系外,还在很大程度上取决于机床的刚度、抗振性和热稳定性等。
(3)工作精度
目前,生产中一般是通过切削加工出的工件精度来考核机床的综合动态精度,称为机床的工作精度。工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。
(三)装配精度的检测工具
机床装配精度测量时,常用的检测检工具种类繁多。现根据用途的不同,分三类介绍。
1.测量直线度、平面度的常用检测工具
常用的有平尺、刀口尺、平板(平台)、角铁(弯板)、方箱等。
2.测量相互位置精度的常用工具
各种百分表、千分表、角尺、塞尺、高度游标尺、各种表座等。
3.各种测量辅助工具
在生产中为便于被测工件的定位和检测操作,还经常用到一些辅助工具,如等高垫铁、角度垫铁、V形块、各种锥柄的检验心轴、圆柱心轴、各种专用检测工具等。