本
文
摘
要
工作台是机床上零件加工的定位面，其精度直接关系着机床的加工精度，因此 在生产机床的工作台时对其平面度要求很高。工作台在安装后由于装配误差等原因，通 常需要对工作台面进行刮研以满足机床对平面度的要求。现有技术中，通常是采用平板与 工作台面互研的方法，这种方法对平板的要求很高，平板的精度通常是 0 级，平面度误差 0.01mm 内，而对于大型数控机床定制这样一块平板成本过高、难度较大，加上在互研的过程 中，平板由于自身的重量而引起的扰度变形，会产生大量不需要的刮研点，带有很大的盲目 性，工作效率低。
基于平面度测量的平面刮研方法，该刮研方法提高了刮 研的针对性，提高了刮研的生产效率。为达到上述目的，采用的技术方案是 ：一种基于平面度测量的平面刮研方 法，所述刮研方法包括以下步骤 ：
（1）获取待刮研面的多个点的坐标，并将所述多个点的横坐标和纵坐标分别记录在矩 阵 A、矩阵 B 中 ；
（2）在能够对所述矩阵 A、矩阵 B 进行数据处理并能够进行数据拟合的可视化软件中输 入矩阵 A、矩阵 B, 并对矩阵 A、矩阵 B 进行归一化处理 ；
（3）拟合所述待刮研面的基准面，并计算所述待刮研面的平面度 ；
（4）判断所述待刮研面的平面度是否满足要求，若满足，刮研结束，若不满足，则继续下 述步骤 ：
（a）拟合所述待刮研面，并输出所述待刮研面和所述待刮研面的基准面的图形 ；
（b）输出所述待刮研面上高于所述待刮研面的基准面的需刮研区域 ；
（c）采用刮研用平板对所述需刮研区域进行刮研 ；
与现有技术相比具有下列优点 ：本发明的基于 平面度测量的平面刮研方法通过先采集待刮研面上的多个点的数据，并采用能够进行数据 处理和拟合的可视化软件计算待刮研面的平面度，再根据待刮研面的平面度要求判定是否 需要进行刮研，若需要刮研，则根据待刮研面上的多个点的数据拟合出待刮研面和待刮研 面的基准面的图形，并输出待刮研面上高于上述基准面的的需刮研区域，操作人员根据该 输出的需刮研区域再采用刮研用平板对其进行刮研。这样只需要对待刮研面上高于基准面 的部分进行刮研，即大部分区域均不需要进行刮研，节省了刮研的时间，提高了刮研的针对 性，同时提高了刮研的效率，还降低了对刮研操作人员熟练度的要求。
该刮研方法包括以下步 骤 ：
首先获取待刮研面上多个点的坐标，并将这多个点的横坐标和纵坐标分别记录在矩阵 A、矩阵 B 中。获取这多个点时，可以采用网格法来获取。网格法获取多个点时如图 2 所示， 基准平面由两条直线 OmX 和 OO’Y 确定，直线 OX 和 OY 最好选择成互相垂直的两条线，并分 别平行于待刮研面的轮廓边。测量时先测量 OA 和 OC 每条线的轮廓，再测量 O’A’、O’’A’’ 和 CB 纵向线的轮廓，以便覆盖整个待刮研面，测量完毕后可沿 mM、m’M 等作追加测量，以进 一步证实上述测量。当待刮研面的宽度与其长度不相称时，可同时沿对角线测量，即所谓的 交叉检查。测量时可采用精密水平仪进行测量。
获取这些矩阵 A 和矩阵 B 的坐标后，将矩阵 A 和矩阵 B 输入能够对其进行数据处 理和数据拟合的可视化软件中，该可视化软件可采用 MATLAB 软件，该软件具有优良的数据 处理和数据拟合功能，并能够输出数据拟合后的曲线、曲面图形。输入矩阵 A 和矩阵 B 后， 利用 MATLAB 软件对其进行归一化处理，MATLAB 软件根据上述测量的数据归一化处理后的 结果拟合出待刮研面的基准面，并计算出待刮研面的平面度。在 MATLAB 中计算待刮研面的 平面度和拟合基准平面时可采用最小二乘法或最小区域法。操作人员根据待刮研面的平面 度要求进行判断已测的待刮研面的平面度是否满足要求，若满足，则刮研结束。
若上述已测的待刮研面的平面度不满足要求，则继续下述步骤 ：在 MATLAB 软件根 据矩阵 A、矩阵 B 归一化处理后的数值拟合出待刮研面，并且输出待刮研面和待刮研面的基 准面的图形，再输出待刮研面上高于待刮研面的基准面上的需刮研区域，操作人员根据该 输出的需刮研区域再根据平板对研法采用刮研用平板对其进行刮研，刮研完毕后返回开始 获取刮研后的表面的多个点，重复上述步骤，直至平面度满足要求为止。
采用这种方法进行刮研以后，只需要对待刮研面上高于基准面的部分进行刮研， 即大部分区域均不需要进行刮研，节省了刮研的时间，提高了刮研的针对性，同时提高了刮 研的效率。
一般刮研步骤、方法
1、粗刮研阶段：用于刀痕深、刮研量大的铸铁平台。刮研时，刀迹可边成一片，顺铸铁平台的长度方向均匀刮研。此阶段应基本达到平台尺寸精度及几何精度的要求，当刮研到3~4个点/(25mm×25mm)时，粗刮即可结束。
2、细刮阶段：使铸铁平台刮研面进一步改善不平现象。刮研时，第一遍保持一不变方向，第二遍交错刮研，以削除原方向的刀迹。当刮削12~14点/(25mm×25mm)，且研点均匀时，细刮即可结束。
3、精刮阶段：在细刮基础上通过精刮增加接触点，使铸铁平台符合精度要求。刮研时采用精刮刀进行点刮，落刀要轻，起刀迅速，在每个接触点上只刮一刀，并交叉进行，直至研点数达到要求。
4、刮花阶段：目的是使铸铁平台的刮研平面美观，并在滑动工件之间造成良好的滑动条件。常见的花纹有斜纹花、鱼鳞花和半月花，如下图所示。铸铁平台常见的是斜纹花。
斜纹花纹，即小方块，用精刮刀与铸铁平台表面成45°角的方向刮成。因鱼鳞花纹和半月花纹在铸铁平台表面并不常见，在这里就不多做介绍了。
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