機(jī)床的幾何誤差對加工精度的影響分析與研究

大量的生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究表明：影響機(jī)加工工件加工精度的因素很多。為了說明問題的需要，我們一般將影響機(jī)加工精度的因素分為加工前的誤差和加工后以及加工過程中的誤差。此項(xiàng)分析與研究的目的就是要將這些誤差對零件加工精度的影響控制在一定范圍內(nèi)或降至最小，以保證工件的加工精度要求。下面就機(jī)床的幾何誤差對零件加工精度的影響及其消除作簡單分析。

一、主軸回轉(zhuǎn)誤差

機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量，分為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)三種基本形式。

產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因如下：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以及主軸撓度等。這些因素對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響因加工方式的不同而不同。

譬如，在采用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)為主軸的車床上車削外圓時(shí)，切削力F的作用方向可認(rèn)為大體上是不變的，見圖1。

在切削力F的作用下，主軸頸以不同的部位和軸承內(nèi)徑的某一固定部位相接觸。此時(shí)主軸頸的圓度誤差對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度影響較大，而軸承內(nèi)徑的圓度誤差對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響則不大。在鏜床上鏜孔時(shí)，由于切削力F的作用方向隨著主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，在切削力F的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸。因此，軸承內(nèi)表面的圓度誤差對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度影響較大，而主軸頸圓度誤差的影響則不大。圖1中的δd表示徑向跳動(dòng)量。

產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。不同的加工方法，主軸回轉(zhuǎn)誤差所引起的加工誤差也不同。主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的加工誤差有：徑向跳動(dòng)，影響工件圓度；軸向竄動(dòng)，影響軸向尺寸，加工螺紋時(shí)影響螺距值；角度擺動(dòng)，影響圓柱度。

提高主軸回轉(zhuǎn)精度的主要措施是消除軸承的間隙。適當(dāng)提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對高速主軸部件進(jìn)行平衡，對滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊等，均可提高機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。

二、導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。車床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個(gè)方面：在水平面內(nèi)的直線度，在垂直面內(nèi)的直線度，前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）。

1.導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差

臥式車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對加工精度的影響最大。

2.導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差

臥式車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差對加工精度影響很少，一般可忽略不計(jì)。

3.前后導(dǎo)軌平行度誤差（扭曲）

前后導(dǎo)軌存在平行度誤差（扭曲）時(shí)，刀架運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。

4.導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差

若車床與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)有平行度誤差，車出的內(nèi)外圓柱面就會(huì)產(chǎn)生錐度；若車床與主軸回轉(zhuǎn)軸線在垂直面內(nèi)有平行度誤差，則圓柱面會(huì)成雙曲回轉(zhuǎn)體。因是非誤差敏感方向，故可忽略。

除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。此外，導(dǎo)軌磨損也是機(jī)床精度下降的主要原因之一。

三、傳動(dòng)鏈誤差

傳動(dòng)鏈誤差是指機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃?dòng)元件間的相對運(yùn)動(dòng)誤差，一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。減小傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措施有：減小傳動(dòng)件的數(shù)目，縮短傳動(dòng)鏈，傳動(dòng)元件越少，傳動(dòng)累積誤差就越小，傳動(dòng)精度就越高；傳動(dòng)比越小，傳動(dòng)元件的誤差對傳動(dòng)精度的影響就越小，特別是傳動(dòng)鏈尾端的傳動(dòng)元件的傳動(dòng)比越小，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度就越高。

（作者單位：湖南省化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）