CN111300076B - 一种可调整机床精度的机床导轨装置及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可调整机床精度的机床导轨装置，包括机台、导轨和调节机构，所述调节机构包括水平调节组件和垂直调节组件，所述导轨通过第一固定螺丝固定在机台台面上，通过水平调节组件和垂直调节组件分别调整机床导轨水平方向和垂直方向的直线度，水平方向通过销钉抵接的方式进行微调，垂直方向通过螺纹升降配合第一固定螺丝锁定的方式进行微调；还提供了一种机床导轨调整方法，按照轨道上各个段的偏差量大小进行分段调整，从偏差大的段开始调整，有利于其他段随动调整，加快校对调整的速度。

Description

一种可调整机床精度的机床导轨装置及调整方法

技术领域

本发明涉及机床调试领域，具体是一种可调整机床精度的机床导轨装置及调整方法。

背景技术

机床导轨是机床各主要部件相对位置和运动的基准,其精度直接影响机床成形运动之间的相互位置关系，在机床进行零件加工过程中，工件上任意加工点都会产生偏位，即空间误差，从而影响零件的加工精度。机床精度主要表现在装配精度和使用过程精度，装配精度由机床零件的精度及装配过程精度决定，通常靠制造和刮研导轨等方式保证。

发明内容

为解决上述问题，提供一种可调整机床精度的机床导轨装置，包括机台、导轨和调节机构，所述调节机构包括水平调节组件和垂直调节组件，所述导轨通过第一固定螺丝固定在机台台面上；所述水平调节组件包括固定座和调节销，所述机台上设置有固定孔，所述固定座通过第二固定螺丝配合所述固定孔固定在机台台面上，所述固定座上设置有顶丝螺纹孔和与调节销匹配的插孔，所述调节销位于固定座内的一端上设置有斜面，所述顶丝螺纹孔和所述插孔互相垂直且在端头处贯通，使所述调节销的斜面朝向所述顶丝螺纹孔，所述调节销另一端抵接在所述导轨侧面；所述垂直调节组件包括锁定头和调节头，所述锁定头包括螺纹段和连接段，所述连接段为圆柱体，所述圆柱体外壁上设置有垂直于轴线方向的环形凹槽，所述调节头为外壁设置有螺纹的圆管，所述圆管内壁设置有与所述环形凹槽匹配的环形凸起，所述环形凸起的内径大于所述环形凹槽的内径，所述环形凸起与所述环形凹槽卡接，所述螺纹段用于与机台连接，所述导轨上设置有调节螺纹孔，所述调节螺纹孔与所述调节头外壁设置的螺纹匹配。

一种机床导轨调整方法，包括以下步骤：

S1、通过测量仪器检测机床导轨水平方向和垂直方向直线度；

S2、分别将水平方向和垂直方向的检测结果按偏差量分为三个部分，并对应到导轨上的位置，水平方向分为水平主要偏差段、水平次要偏差段和水平随动偏差段，垂直方向分为垂直主要偏差段、垂直次要偏差段和垂直随动偏差段；

S3、通过水平调节组件调整机床导轨水平偏差，按照先调整水平主要偏差段，再调整水平次要偏差段，最后调整水平随动偏差段的顺序进行；

S4、通过垂直调节组件调整机床导轨垂直偏差，按照先调整垂直主要偏差段，再调整垂直次要偏差段，最后调整垂直随动偏差段的顺序进行；

S5、重复步骤S3和S4，直至机床导轨所有位置的偏差都在允许范围内。

本发明的有益效果在于，提供了一种可调整机床精度的机床导轨装置，通过水平调节组件和垂直调节组件分别调整机床导轨水平方向和垂直方向的直线度，水平方向通过销钉抵接的方式进行微调，垂直方向通过螺纹升降配合第一固定螺丝锁定的方式进行微调；还提供了一种机床导轨调整方法，按照轨道上各个段的偏差量大小进行分段调整，从偏差大的段开始调整，有利于其他段随动调整，加快校对调整的速度。

附图说明

用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明实施例中的机床导轨装置整体结构示意图；

图2是本发明实施例中的水平调节组件结构示意图；

图3是本发明实施例中的垂直调节组件结构示意图。

1-机台；2-导轨；3-水平调节组件；31-固定座；32-调节销；33-第二固定螺丝；34-调节顶丝；4-垂直调节组件；41-锁定头；411-环形凹槽；42-调节头；421-环形凸起；5-第一固定螺丝；6-固定孔。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的发明构思做具体示例性阐述，故对以下内容的理解不应该是对本发明保护范围的限定，而是对原理理解的辅助。

实施例：如图1-3所示

一种可调整机床精度的机床导轨装置，包括机台1、导轨2和调节机构，调节机构包括水平调节组件3和垂直调节组件4，导轨2通过第一固定螺丝5固定在机台1台面上；水平调节组件3包括固定座31和调节销32，机台1上设置有固定孔6，固定座31通过第二固定螺丝33配合固定孔6固定在机台1台面上，固定座31上设置有顶丝螺纹孔和与调节销32匹配的插孔，调节销32位于固定座31内的一端上设置有斜面，顶丝螺纹孔和插孔互相垂直且在端头处贯通，使调节销32的斜面朝向顶丝螺纹孔，调节销32另一端抵接在导轨2侧面；垂直调节组件4包括锁定头41和调节头42，锁定头41包括螺纹段和连接段，连接段为圆柱体，圆柱体外壁上设置有垂直于轴线方向的环形凹槽411，调节头42为外壁设置有螺纹的圆管，圆管内壁设置有与环形凹槽411匹配的环形凸起421，所述环形凸起421的内径大于所述环形凹槽411的内径，所述环形凸起421与所述环形凹槽411卡接，螺纹段用于与机台1连接，导轨2上设置有调节螺纹孔，调节螺纹孔与调节头42外壁设置的螺纹匹配。

对于水平方向的位置调节来说，主要通过调节销32来实现，调节销32通过固定座31固定到固定孔6内，为了保证固定座31的稳定，设置两个第二固定螺丝33进行固定，具体在做导轨2调节时，通过拧动调节顶丝34，调节顶丝34的端部顶在调节销32的斜面上，带动调节销32稳定的推动导轨2，对于导轨2的调节其位移量是um级的，也就是说需要进行精准的调校，这里存在两个控制位置的特征，其一是通过螺纹的方式，调节顶丝34旋转带来垂直方向的位移，可以通过螺纹进行自锁，通过螺距的设置可以精准的控制垂直方向上的位移，将转动的圈数和垂直方向上的位置进行准确转化，然后又通过顶动斜面进一步细化位移，对于调节销32来说，其与调节顶丝34之间的关系可以看成是对运动的一种分解，调节顶丝34向下运动，调节销32被顶出，其位移量的关系由斜面的角度决定，通过上述两个位移量控制的措施，实现对位移量的精准调节；

对于垂直方向上的位置调节来说，主要依靠垂直调节组件4和第一固定螺丝5来实现，在没有设置第一固定螺丝5的情况下，导轨2和机台1之间的连接是依靠垂直调节组件4来实现的，由锁定头41的螺纹段与机台1进行连接，由调节头42外壁的螺纹与导轨2连接，锁定头41和调节头42之间通过互相配合环形凹槽411和环形421凸起连接，旋转调节头42，实现垂直方向上的位置调节，为了实现环形凹槽411和环形凸起421之间的旋转运动，二者连接处会存在细微的缝隙，这个缝隙对于导轨2的精度实际上是不存在多大的影响的，实际操作中，由于导轨2自身的重力作用，这个力传递到调节头42上，进一步表现为环形凸起421的下表侧面会一直压在环形凹槽411的下侧面，当调整结束以后，通过第一固定螺丝5将导轨锁定，也就是说在整个调整的过程中环形凹槽411和环形凸起421之间的微小缝隙都没有影响到调整过程，由于第一固定螺丝5的关系，在调整完毕后也不会影响到导轨2的稳定；

环形凸起421内径大于环形凹槽411内径，在进行水平方向位置调节时用以适应水平方向上的位移，当水平方向被固定后，在旋转调节头42时可以保证内径的差异不会影响垂直方向调节的准确和稳定。

作为优选的，调节销32为四棱柱，调节销32运动过程中，主要受力的面在于其地面和斜面，这两个面都和其接触的对象之间存在摩擦力，在受力情况相同时，增大接触面积虽然不会影响抹摩擦力的大小，但是可以保证运动过程的稳定性，相较于圆柱体和其他棱柱，都有明显的优势，并且对于四棱柱来说，在其上设置斜面时，可以让斜面形成一个矩形，有利于形成规整的摩擦面，也便于加工。

作为优选的，所述螺纹段的螺纹与所述调节头42外壁设置的螺纹反向。

通过调节头42进行导轨垂直方向位置调整时，环形凹槽411下侧面和环形凸起421下侧面之间存在摩擦力，调节头42在旋转过程中这个摩擦力会给到锁定头41一个运动趋势，当摩擦力达到一定程度时，就可能带动锁定头41，造成连接关系松动，不利于精准的调节，反向螺纹的设置能够让大部分的调节过程中所带来的运动趋势是对锁定头41进行锁紧，确保调节的准确性。

作为优选的，固定座31设置在导轨2两侧相对的位置。

在进行水平方向位置调整时，调节销32顶着导轨2运动，将固定座31设置在导轨2相对的位置，也就是说调节销32是对称设置的，在进行调节的时候两边可以同步进行，两边抵接的位置是相对的，在调节时更加稳定，并且不容易因为单边的调整受力点位置偏差导致导轨2偏移。

作为优选的，第一固定螺丝5和调节螺纹孔沿导轨2长度方向间隔设置。

在进行调节之间会将第一固定螺丝5松开，以保证能够进行垂直方向上的调节，调节完成之后再锁定，第一固定螺丝5主要的作用在于对配合垂直调节组件4导轨进行稳定，间隔设置的方式，使得每一组垂直调节组件4的两侧都存在有紧固点，能够很大程度上消除由于环形凹槽411和环形凸起421之间缝隙带来的偏差。

作为优选的，锁定头41和调节头42均通过内六角工具操作。

对于导轨2来说，在其上设置调节组件，要以不影响其基础功能为原则，那么对于操作部分的空间占用就有很大的限制，尽量减小空间的占用，可以很大程度上保证导轨2的正常使用，锁定头41和调节头42均需要旋转的动力，并且二者又是套接的关系，从图3中可以明显看出，本实施例中锁定头41的操作位置是包在调节头42的操作位置之内的，通过内六角工具进行操作，不需要外围的操作空间，又可以从同一个插入点进入工作状态，大大节省操作占用的空间，当然这个内六角工具的选用主要是基于垂直调节组件4的结构设计，而完美结合。

一种机床导轨调整方法，包括以下步骤：

S1、通过测量仪器检测机床导轨水平方向和垂直方向直线度；

S2、分别将水平方向和垂直方向的检测结果按偏差量分为三个部分，并对应到导轨上的位置，水平方向分为水平主要偏差段、水平次要偏差段和水平随动偏差段，垂直方向分为垂直主要偏差段、垂直次要偏差段和垂直随动偏差段；

S3、通过水平调节组件3调整机床导轨水平偏差，按照先调整水平主要偏差段，再调整水平次要偏差段，最后调整水平随动偏差段的顺序进行；

S4、通过垂直调节组件4调整机床导轨垂直偏差，按照先调整垂直主要偏差段，再调整垂直次要偏差段，最后调整垂直随动偏差段的顺序进行；

S5、重复步骤S3和S4，直至机床导轨所有位置的偏差都在允许范围内。

作为优选的，步骤S2中，将偏差量最大值和最小值之间的数值均分为三个部分，使第一部分的数值始终大于第二部分的数值，第二部分的数值始终大于第三部分的数值。

对于一段导轨2来说，其位置偏差一般是始于某一点，然后进行延伸，按偏差量将导轨2进行分段，从偏差最大的位置开始调节，随着调节过程的进行，其他部分也会随动，在实际操作过程中，调节完主要偏差段和次要偏差端以后，一般来说，随动偏差段就已经符合精度要求了，这样的分段方式和调节顺序能够让调校工作具有很强的目的性和针对性，效率也比随即调节高很多。

作为优选的，所述测量仪器为激光干涉仪。

激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测，激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。目前常用来测量长度的干涉仪，主要是以迈克尔逊干涉仪为主，并以稳频氦氖激光为光源，构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多个变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种可调整机床精度的机床导轨装置，其特征在于，包括机台、导轨和调节机构，所述调节机构包括水平调节组件和垂直调节组件，所述导轨通过第一固定螺丝固定在机台台面上；所述水平调节组件包括固定座和调节销，所述机台上设置有固定孔，所述固定座通过第二固定螺丝配合所述固定孔固定在机台台面上，所述固定座上设置有顶丝螺纹孔和与调节销匹配的插孔，所述调节销位于固定座内的一端上设置有斜面，所述顶丝螺纹孔和所述插孔互相垂直且在端头处贯通，使所述调节销的斜面朝向所述顶丝螺纹孔，所述调节销另一端抵接在所述导轨侧面；所述垂直调节组件包括锁定头和调节头，所述锁定头包括螺纹段和连接段，所述连接段为圆柱体，所述圆柱体外壁上设置有垂直于轴线方向的环形凹槽，所述调节头为外壁设置有螺纹的圆管，所述圆管内壁设置有与所述环形凹槽匹配的环形凸起，所述环形凸起的内径大于所述环形凹槽的内径，所述环形凸起与所述环形凹槽卡接，所述螺纹段用于与机台连接，所述导轨上设置有调节螺纹孔，所述调节螺纹孔与所述调节头外壁设置的螺纹匹配。

2.根据权利要求1所述的一种可调整机床精度的机床导轨装置，其特征在于，所述调节销为四棱柱。

3.根据权利要求1所述的一种可调整机床精度的机床导轨装置，其特征在于，所述固定座设置在导轨两侧相对的位置。

4.根据权利要求1所述的一种可调整机床精度的机床导轨装置，其特征在于，所述螺纹段的螺纹与所述调节头外壁设置的螺纹反向。

5.根据权利要求1所述的一种可调整机床精度的机床导轨装置，其特征在于，所述第一固定螺丝和所述调节螺纹孔沿所述导轨长度方向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的一种可调整机床精度的机床导轨装置，其特征在于，所述锁定头和所述调节头均通过内六角工具操作。

7.一种机床导轨调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过测量仪器检测机床导轨水平方向和垂直方向直线度；

S2、分别将水平方向和垂直方向的检测结果按偏差量分为三个部分，并对应到导轨上的位置，水平方向分为水平主要偏差段、水平次要偏差段和水平随动偏差段，垂直方向分为垂直主要偏差段、垂直次要偏差段和垂直随动偏差段；

S3、通过水平调节组件调整机床导轨水平偏差，按照先调整水平主要偏差段，再调整水平次要偏差段，最后调整水平随动偏差段的顺序进行；

S4、通过垂直调节组件调整机床导轨垂直偏差，按照先调整垂直主要偏差段，再调整垂直次要偏差段，最后调整垂直随动偏差段的顺序进行；

S5、重复步骤S3和S4，直至机床导轨所有位置的偏差都在允许范围内。

8.根据权利要求7所述的机床导轨调整方法，其特征在于，所述步骤S2中，将偏差量最大值和最小值之间的数值均分为三个部分，使第一部分的数值始终大于第二部分的数值，第二部分的数值始终大于第三部分的数值。

9.根据权利要求7所述的机床导轨调整方法，其特征在于，所述测量仪器为激光干涉仪。

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