機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響

1、機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響【關(guān)鍵詞】 機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差 徑向圓跳動 軸向竄動 純角度擺動 措施【摘要】 工藝系統(tǒng)的幾何誤差是指機床、夾具、刀具和工件的原始誤差（機床、夾具、刀具的制造誤差以及工件毛坯和半成品所存在的誤差等）。這些誤差在加工中會或多或少地反映到工件上去，造成加工誤差。隨著機床、夾具、刀具在使用過程中逐漸磨損，工藝系統(tǒng)的幾何誤差將進一步擴大，工件的加工精度也就相應的降低。而機床的幾何誤差包括了：機床的制造精度、安裝誤差和磨損引起的誤差。在加工過程中也會將這些誤差會反映到工件上去，影響加工精度。一.機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)

2、軸線的變動量。產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。因為機床的主軸傳遞著主要的加工運動，故其回轉(zhuǎn)誤差將在很大的程度上決定工件的加工質(zhì)量。衡量機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要指標是主軸回轉(zhuǎn)誤差的指標是主軸前端的徑向圓跳動和軸向竄動。生產(chǎn)中主要用圖1所示的方法來測量這種誤差，不同類型和精度的機床，對跳動量有不同的要求，例如：對于普通的中型車床，標準規(guī)定，在靠近主軸端面處徑向圓跳動允許差值為0.01mm，距第一測點300mm處允許值為0.02mm，軸向竄動允許為0.01mm. 圖1結(jié)論：主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回

3、轉(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量。而主軸的回轉(zhuǎn)誤差實際上是其基本形式：徑向圓跳動、軸向竄動和純角度擺動三種誤差的合成。由于主軸實際的回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷的變化的，也就是上述的三種運動所產(chǎn)生的位移（誤差）是一個瞬時值。二.主軸回轉(zhuǎn)運動誤差對加工精度的影響一般情況下，只能用一定精度的機床加工出一定精度的工件。盡管各類機床的精度標準各不同，但歸納起來，車間的所有機床，我們分為：1.主軸誤差1）工件回轉(zhuǎn)類 車床 車床加工（工件回轉(zhuǎn)，刀具移動）誤差敏感方向不變即是在加工軸類零件時通過刀刃外（內(nèi)）圓表面的法線方向。以下借車床上車外圓來說明主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響：（1）徑向圓跳動圖2假設：如圖2所示

4、 在工件的1處切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑小一個值A(chǔ)，而在工件的3處切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑大一個值A(chǔ)。但是因為是軸類件，工件直徑都相等，其他各點直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面較接近一個規(guī)則的圓。工件回轉(zhuǎn)(車削)的情況:工件回轉(zhuǎn)在1處： R1 = R A工件回轉(zhuǎn)在2處： R2 = R工件回轉(zhuǎn)在3處： R3 = R + A工件回轉(zhuǎn)在4處： R4 = R D1-3= R1+R2=2R D2-4= 2R = D1-3即：Y2+Z2=R2+A2Sin2結(jié)論：主軸的純徑向圓跳動對車削加工工件的圓度影響較小。（2）軸向竄動圖3主軸的軸向竄動對內(nèi)外圓的加工精度沒有影響，但是在加

5、工端面時，會使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。結(jié)論：主軸每轉(zhuǎn)動一周，都要沿軸向竄動一次，即當主軸向前竄動時形成右螺旋面，向后竄動時形成左螺旋面，加工端面時會使工件產(chǎn)生平面度誤差A；若是加工螺紋必然產(chǎn)生周期性螺距誤差（圖3所示）。（3）主軸純角度擺動主軸純角度擺動是指主軸實際回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一定的傾斜角度，但其交點位置固定不變得運動。圖4所示圖4即在車外圓時：所得到的圓形工件，產(chǎn)生圓柱度（錐體）；在車端面時：產(chǎn)生平面度誤差。因此在車床上要注重機床日常維護機床的精度，及時調(diào)整主軸的間隙，使其處在良好的工作環(huán)境中。2）刀具回轉(zhuǎn)類 鏜床 加工時誤差敏感方向和切削力方向隨著主軸回轉(zhuǎn)而變化。

6、（1）徑向圓跳動圖5例如：圖5主軸的純徑向跳動而使軸線在Y軸方向作運動，則：Y=ACos(=t)且主軸中心偏大（等于A）時，鏜刀尖正好通過水平位置1處.當鏜刀轉(zhuǎn)過一個角時（1處），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別：Y=ACos+RCos=(A+R)CosZ=RSin將上兩式平方相加得到： 結(jié)論：此時鏜出的孔為橢圓形。（2）主軸純角度擺動圖6鏜孔時，由于主軸的純角度擺動使得主軸的回轉(zhuǎn)軸線與工作臺導軌不平行（圖6）。結(jié)論：鏜出的孔呈橢圓形。a.用鏜模加工孔系1鏜架支承 2鏜床主軸 3鏜刀 4鏜桿 5工件 6導套為了克服這些，通常在成批生產(chǎn)中，廣泛采用鏜模加工孔系，如圖2-2.3a所示。工件5裝夾在

7、鏜模上，鏜桿4被支承在鏜模的導套6里，導套的位置決定了鏜桿的位置，裝在鏜桿上的鏜刀3將工件上相應的孔加工出來。當用兩個或兩個以上的支承1來引導鏜桿時，鏜桿與機床主軸2必須浮動聯(lián)接。當采用浮動聯(lián)接時，機床精度對孔系加工精度影響很小，因而可以在精度較低的機床上加工出精度較高的孔系?？拙嗑戎饕Q于鏜模（必要時借助已加工孔導向圖6a），一般可達0.05mm。能加工公差等級IT7的孔，其表面粗糙度可達Ra51.25m。當從一端加工、鏜桿兩端均有導向支承時，孔與孔之間的同軸度和平行度可達0.020.03mm；當分別由兩端加工時，可達0.040.05mm。 b.利用已加工孔導向+圖62. 軸承誤差主軸采

8、用滑動軸承支承時，主軸軸徑和軸承孔的圓度誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度有直接影響。對于工件回轉(zhuǎn)類機床，切削力的方向大致不變，在切削力作用下，主軸軸徑以不同部位與軸承孔的某一固定部位接觸，這時主軸軸徑的形狀誤差是影響回轉(zhuǎn)精度的主要因素，如圖7所示。圖7對于刀具回轉(zhuǎn)類機床，切削力的方向隨主軸回轉(zhuǎn)而變化，主軸軸徑以某一固定位置與軸承孔的不同位置相接觸，這時軸承孔的形狀精度是影響回轉(zhuǎn)精度的主要因素，如圖 所示。對于動壓滑動軸承，軸承間隙增大會使油膜厚度變化大，軸心軌跡變動量加大。主軸采用滾動軸承支承時，如圖8 所示，內(nèi)外環(huán)滾道的形狀誤差（圖 a、 b）、內(nèi)環(huán)滾道與內(nèi)孔的同軸度誤差（圖 c）、滾動體的尺寸誤差和形狀誤差（圖 d），都對主軸回轉(zhuǎn)精度有影響。主軸軸承間隙增大會使軸向竄動與徑向圓跳動量增大。圖8三.提高主軸的回轉(zhuǎn)精度措施1）主軸的徑向圓跳動和軸向竄動的產(chǎn)除了自身的軸承的制造精度還