■ 山东威达重工股份有限公司 （山东滕州 277500） 张道东

导轨是机床运动部件导向的关键部位，在数控机床中，导轨按照摩擦方式分为滑动导轨和滚动导轨，其中滚动导轨在数控机床的应用越来越普及。

滚动导轨为了满足机床运动的高直线度和整体高刚性的要求，对运动副中的滚珠（或滚柱）进行适当的预紧，且预紧力有日渐增大的趋势。

根据约束的要求，通常机床每个方向的直线运动，导轨最少为两条（有时为了增加支撑刚性会适当增加数量），此多条导轨的平行度数值的误差直接复制为导轨运行中的额外变形。因此误差数值直接影响机床运行的直线度，使导轨产生额外的热量和振动，是影响机床运行速度和导轨副寿命的关键因素。

1. 通用测量方法

当两条导轨的距离在3 000mm以内时，最通用的平行度测量方法如图1所示。测量时，在过桥的上面放置水平仪，均匀移动过桥，带动放置在其上面的水平仪移动，每次移动时，记录水平仪的数值，通常规定在全长度内水平仪的数值≤1格（就是通常所说的0.02mm/1 000mm），但是当需要过桥的长度L超过3 000mm时，由于过桥的质量过大，移动困难，且移动中会出现不均衡和不稳定的问题，必须设法解决。

图1 大跨度导轨平行度通用测量方法

2. 改进后的测量方法

对测量方法进行改进，如图2所示，检测跨距大的导轨Ⅰ和Ⅱ之间的平行度，在导轨Ⅰ和导轨Ⅱ的水平面上各安放两个连通的指示器，指示器之间用软管连接，两个指示器和软管中注入水（最好是有颜色的水，以便于观察水面），根据连通器的原理，两个指示器中的水面高度是绝对一样的。现场测量情况如图3所示。

图2 大跨度导轨改进后的平行度测量方法

图3 现场测量情况

（1）指示器结构 两个指示器的结构如图4所示，其上、下面一起在平面磨床上精加工，保证两个指示器的高度尺寸La和Lb一致（要求相差≤0.001 5mm）。高度一致的两个测量座实物如图5所示。

图4 指示器结构

图5 高度一致的两个测量座

（2）测量方法 将两个指示器用软管连接，放置在两个需要测量平行度的导轨面相同的一端，并且加满水。将深度千分尺的下端测量柱更换为如图6所示的下部为针形，这是为了提高液体在钢件浸润瞬间的灵敏度。如图4b所示，用深度千分尺测量两指示器的上面A1和A2到水面的尺寸分别为L1和L2，根据连通器原理，两个指示器的水面是一个平面，按照前面介绍的加工方法，两个指示器的高度La和Lb可以近似认为相同，所以这两个尺寸的差值就是导轨面Ⅰ和Ⅱ的高度差，记录此数值为△1，同时同方向移动两个指示器相同的距离到导轨长度方向的第二个位置，按照刚才第一个位置的测量方法，读取此位置两个指示器的上面A1和A2到水面的尺寸分别为L1和L2，并且记录此两尺寸的数值差为△2。依次采用此方法沿导轨长度方向测量两个指示器的高度差并且记录，如图7所示。假设两个导轨的长度为10 000mm，指示器每次移动的距离为500mm，依次读取并且计算的高度差值分别为△1～△20，制作成表1。机床导轨对于此项的控制要求为0.01mm/1 000mm、0.02mm/全长。

图6 下部为针形的深度千分尺

图7 水面高度测量示意

（3）测量方法的关键点 ①两个指示器的高度尺寸La和Lb一致（要求相差≤0.001 5mm），这个相差的数值直接就复制为测量值。②针形千分尺测量水面的尺寸分别为L1和L2，L1和L2的测量方法有两种，根据操作习惯选择。第一种方法是千分尺的针尖由上向下逐渐靠近水面，根据液体表面有张力的原理，当针尖距离水的表面在0.2mm左右时，液体的表面会被针尖吸引而附着在针尖上面，此时的状态被定义为测量位置。第二种方法是千分尺的针尖由下到向上逐渐露出水面，当针尖距离水的表面在0.2mm左右时，液体会因张力小于质量而脱开针尖，此时的状态定义为测量位置。两种方法都经常使用，尤其是第二种方法，由于操作时的注意力和观察难度比第一种要小，使用得更加广泛，但是两种方法不能混用。

表1 导轨平行度测量数据统计

3. 结语

新型测量方法经过反复验证，操作者熟练掌握了千分尺针尖接触液面的经验和技巧。通过对多次测量结果的数据统计和对比分析，最后得出测量结果的精度控制在0.004mm以内，可以满足大跨度导轨平行度检测要求。