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機(jī)床主軸誤差對零件加工精度的影響
閱讀：1558 發(fā)布時(shí)間：2013-5-9
機(jī)床主軸誤差對零件加工精度的影響
機(jī)床主軸是機(jī)床上的一個(gè)主要部件，由于機(jī)床主軸用于安裝刀具或工件，因此它是刀具或工件的相對位置基準(zhǔn)和運(yùn)動基準(zhǔn)。機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度是機(jī)床的主要精度指標(biāo)之一，直接影響著被加工零件的加工精度及表面粗糙度。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差是一項(xiàng)綜合性的誤差，是主軸在回轉(zhuǎn)過程中實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移。下面主要分析主軸純徑向跳動對零件加工的影響。
一、主軸純徑向跳動產(chǎn)生的原因
主軸純徑向跳動是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線繞平均軸線作平行的公轉(zhuǎn)運(yùn)動。
引起主軸純徑向跳動的主要原因是主軸軸頸和軸承的精度誤差。機(jī)床上使用的軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩類，軸承的類型不同，對純徑向跳動的影響也是不同的。
1、采用滑動軸承對主軸純徑向跳動的影響
采用滑動軸承作支承時(shí)，主軸以其軸頸在軸承孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。對于車床類機(jī)床，在加工過程中，主軸的受力方向是一定的，主軸軸頸被切削力壓向軸承孔表面的固定地方。這時(shí)主軸軸頸的不同部位和軸承孔內(nèi)的某一固定部位相接觸，所以軸頸的圓度誤差會使主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生純徑向跳動，而軸承孔的形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響很小。對于鏜床類機(jī)床，作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的，軸頸上的某一固定部位與軸承孔表面的不同部位相接觸，因此軸承孔的圓度誤差會引起鏜床主軸的純徑向跳動，而鏜床主軸軸頸形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響不大。
2、采用滾動軸承對主軸純徑向跳動的影響
主軸采用滾動軸承作支承時(shí)，引起主軸純徑向跳動的因素除了軸承本身的精度外，還與軸承相配合件的精度有關(guān)。
（1）滾動軸承精度的影響
滾動軸承外圈和內(nèi)圈的滾道形狀精度和位置精度對主軸純徑向跳動的影響與滑動軸承類似。車削時(shí)，內(nèi)圈滾道的精度影響較大；鏜削時(shí)，外圈滾道的精度影響較大。
滾動體的形狀誤差和尺寸的不一致會造成主軸的純徑向跳動。當(dāng)直徑較大的滾動體位于左邊時(shí)，會使內(nèi)圈右移，即主軸位置右移：相反，當(dāng)直徑較大的滾動體位于右邊時(shí)，會使內(nèi)圈位置左移，即主軸位置左移。由于滾動體保持架的轉(zhuǎn)速低于內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速，因此，它所引起的純徑向跳動頻率較低。
滾動軸承的間隙對主軸的純徑向跳動也是有影響的。設(shè)軸承的承載區(qū)在右邊，這時(shí)內(nèi)圈右移，當(dāng)一個(gè)滾動體位于水平位置時(shí)，內(nèi)圈的右移量比滾動體不在水平位置時(shí)的要小，使主軸產(chǎn)生純徑向跳動，這種純徑向跳動的頻率比內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速要高得多。
（2）與滾動軸承相配合件的影響
軸承內(nèi)圈是薄壁零件，受力后很容易變形，主軸軸頸的圓度誤差將導(dǎo)致內(nèi)圈變形而引起主軸的純徑向跳動。同理，軸承外圈也是薄壁零件，裝到箱體孔中后，箱體孔的圓度誤差也將引起外圈滾道產(chǎn)生變形，引起主軸的純徑向跳動。
二、主軸純徑向跳動對零件加工的影響
1、對鏜削加工的影響
在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜刀隨鏜床主軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)主軸作純徑向跳動時(shí)，將使軸心線沿某一固定方向作簡諧運(yùn)動。鏜出的孔形是由慣性坐標(biāo)系中鏜刀刀尖的運(yùn)動軌跡所決定。設(shè)鏜刀刀尖在動坐標(biāo)系的位置為：M=R，N=0，其中R為所加工孔的半徑。
2、對車削加工的影響
在車床上加工外圓或鏜孔時(shí)，工件隨車床主軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此工件被加工表面的幾何形狀是由刀具在動坐標(biāo)系中的相對軌跡決定的。在車床上進(jìn)行內(nèi)外圓車削，主軸徑向跳動主要影響加工件的同軸度誤差，對工件圓度誤差的影響可以忽略不計(jì)。
三、結(jié)論
通過對主軸純徑向跳動的分析可以看出，主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工精度的影響很大。因此在機(jī)械加工中，應(yīng)采取有效措施減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工精度的影響。采取的措施可以從兩個(gè)方面來考慮。首先要提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。主軸軸承是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的關(guān)鍵零件，對于精密機(jī)床可采用精密的滾動軸承，也采用多油楔動承和靜承。同時(shí)還要提高與軸承相配合零件的精度。其次要減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工的影響。可以采用運(yùn)動和定位分離的主軸結(jié)構(gòu)，使工件在加工過程中的回轉(zhuǎn)精度不受機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，使主軸回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上。
機(jī)床主軸是機(jī)床上的一個(gè)主要部件，由于機(jī)床主軸用于安裝刀具或工件，因此它是刀具或工件的相對位置基準(zhǔn)和運(yùn)動基準(zhǔn)。機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度是機(jī)床的主要精度指標(biāo)之一，直接影響著被加工零件的加工精度及表面粗糙度。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差是一項(xiàng)綜合性的誤差，是主軸在回轉(zhuǎn)過程中實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移。下面主要分析主軸純徑向跳動對零件加工的影響。
一、主軸純徑向跳動產(chǎn)生的原因
主軸純徑向跳動是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線繞平均軸線作平行的公轉(zhuǎn)運(yùn)動。
引起主軸純徑向跳動的主要原因是主軸軸頸和軸承的精度誤差。機(jī)床上使用的軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩類，軸承的類型不同，對純徑向跳動的影響也是不同的。
1、采用滑動軸承對主軸純徑向跳動的影響
采用滑動軸承作支承時(shí)，主軸以其軸頸在軸承孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。對于車床類機(jī)床，在加工過程中，主軸的受力方向是一定的，主軸軸頸被切削力壓向軸承孔表面的固定地方。這時(shí)主軸軸頸的不同部位和軸承孔內(nèi)的某一固定部位相接觸，所以軸頸的圓度誤差會使主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生純徑向跳動，而軸承孔的形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響很小。對于鏜床類機(jī)床，作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的，軸頸上的某一固定部位與軸承孔表面的不同部位相接觸，因此軸承孔的圓度誤差會引起鏜床主軸的純徑向跳動，而鏜床主軸軸頸形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響不大。
2、采用滾動軸承對主軸純徑向跳動的影響
主軸采用滾動軸承作支承時(shí)，引起主軸純徑向跳動的因素除了軸承本身的精度外，還與軸承相配合件的精度有關(guān)。
（1）滾動軸承精度的影響
滾動軸承外圈和內(nèi)圈的滾道形狀精度和位置精度對主軸純徑向跳動的影響與滑動軸承類似。車削時(shí)，內(nèi)圈滾道的精度影響較大；鏜削時(shí)，外圈滾道的精度影響較大。
滾動體的形狀誤差和尺寸的不一致會造成主軸的純徑向跳動。當(dāng)直徑較大的滾動體位于左邊時(shí)，會使內(nèi)圈右移，即主軸位置右移：相反，當(dāng)直徑較大的滾動體位于右邊時(shí)，會使內(nèi)圈位置左移，即主軸位置左移。由于滾動體保持架的轉(zhuǎn)速低于內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速，因此，它所引起的純徑向跳動頻率較低。
滾動軸承的間隙對主軸的純徑向跳動也是有影響的。設(shè)軸承的承載區(qū)在右邊，這時(shí)內(nèi)圈右移，當(dāng)一個(gè)滾動體位于水平位置時(shí)，內(nèi)圈的右移量比滾動體不在水平位置時(shí)的要小，使主軸產(chǎn)生純徑向跳動，這種純徑向跳動的頻率比內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速要高得多。
（2）與滾動軸承相配合件的影響
軸承內(nèi)圈是薄壁零件，受力后很容易變形，主軸軸頸的圓度誤差將導(dǎo)致內(nèi)圈變形而引起主軸的純徑向跳動。同理，軸承外圈也是薄壁零件，裝到箱體孔中后，箱體孔的圓度誤差也將引起外圈滾道產(chǎn)生變形，引起主軸的純徑向跳動。
二、主軸純徑向跳動對零件加工的影響
1、對鏜削加工的影響
在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜刀隨鏜床主軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)主軸作純徑向跳動時(shí)，將使軸心線沿某一固定方向作簡諧運(yùn)動。鏜出的孔形是由慣性坐標(biāo)系中鏜刀刀尖的運(yùn)動軌跡所決定。設(shè)鏜刀刀尖在動坐標(biāo)系的位置為：M=R，N=0，其中R為所加工孔的半徑。
2、對車削加工的影響
在車床上加工外圓或鏜孔時(shí)，工件隨車床主軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此工件被加工表面的幾何形狀是由刀具在動坐標(biāo)系中的相對軌跡決定的。在車床上進(jìn)行內(nèi)外圓車削，主軸徑向跳動主要影響加工件的同軸度誤差，對工件圓度誤差的影響可以忽略不計(jì)。
三、結(jié)論
通過對主軸純徑向跳動的分析可以看出，主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工精度的影響很大。因此在機(jī)械加工中，應(yīng)采取有效措施減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工精度的影響。采取的措施可以從兩個(gè)方面來考慮。首先要提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。主軸軸承是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的關(guān)鍵零件，對于精密機(jī)床可采用精密的滾動軸承，也采用多油楔動承和靜承。同時(shí)還要提高與軸承相配合零件的精度。其次要減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工的影響。可以采用運(yùn)動和定位分離的主軸結(jié)構(gòu)，使工件在加工過程中的回轉(zhuǎn)精度不受機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，使主軸回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上。