探討機械加工工藝對零件加工精度的影響

董哲

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，機械加工行業(yè)的發(fā)展也越來越迅速。其中機械加工工藝直接影響著零件的加工精度。本文重點研究了主軸回轉(zhuǎn)誤差對于零件加工精度的影響，先是分析了主軸回轉(zhuǎn)誤差的形式，然后從三個方面詳細闡述了如何提高主軸回轉(zhuǎn)精度，以保證機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機械加工；零件加工；精度；影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.022

現(xiàn)如今機械加工產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)之中。同時，如何加快機械加工行業(yè)的發(fā)展，提高零件加工的精度也逐漸成為人們關(guān)注的焦點。尤其是在市場經(jīng)濟體制條件下，提高零件加工的精度對于提高企業(yè)的核心競爭力非常重要。因而企業(yè)應(yīng)當重視提升機械加工工藝，提高零件加工精度，并擴大市場的占有率，從而促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文以主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件加工精度的影響為例，分析如何降低主軸回轉(zhuǎn)誤差。

1 主軸回轉(zhuǎn)誤差的形式

主軸回轉(zhuǎn)誤差的形式包括軸向竄動、徑向跳動、角度擺動三種。其中軸線竄動主要是指回轉(zhuǎn)軸線在軸向的位置發(fā)生了變化。軸線竄動對于加工圓柱面無影響，但是對于加工端面，會致使其產(chǎn)生垂直度誤差，同時也會在加工螺紋時，引起螺距周期性誤差。而徑向跳動主要是指回轉(zhuǎn)軸線以平均軸為中心線，做公轉(zhuǎn)運動。平均軸線并非是中心線，而是由回轉(zhuǎn)中心誤差產(chǎn)生的錯誤中心線。當機械加工車削外圓時，會因為徑向跳動產(chǎn)生圓柱度誤差。角度擺動是指回轉(zhuǎn)軸線以平均軸線為中心線做不平行的公轉(zhuǎn)運動。角度擺動與徑向跳動還是存在差異的，角度擺動主要影響的是加工工件的形狀精度。當機械加工車削外圓時，同樣會因為角度擺動產(chǎn)生圓柱度誤差。對于機床主軸來說，且載荷力是固定在其中一個方向的。主軸軸頸總是壓向軸承孔表面一定的位置，軸頸表面的每一點都會通過承載區(qū)，因此當發(fā)生徑向跳動誤差時，就會影響工件的圓度。如圖1所示，工件的圓度已經(jīng)發(fā)生了輕微的變化。

2 提高主軸回轉(zhuǎn)誤差的措施

（1）設(shè)計高精度主軸部件。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，機械加工技術(shù)也在逐漸發(fā)展和完善。為了提高零件加工精度，應(yīng)當選用高精度、高質(zhì)量的加工部件。尤其是要選擇高精度的主軸部件，從根源上避免主軸回轉(zhuǎn)誤差的產(chǎn)生。

首先，應(yīng)當選擇高精度的軸承零件。如現(xiàn)在比較常用的多油楔動壓軸承和靜壓軸承。其次，應(yīng)當盡量提高加工工件表面的精度，如主軸軸頸、箱體支承孔于軸承相互配合的表面精度。再次，在裝配時應(yīng)當適當調(diào)節(jié)徑向圓跳動方位，以保證滾動軸承和主軸錐孔之間的誤差能夠相互抵消，從而達到降低軸承誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。如較常用的液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承主軸。前者的回轉(zhuǎn)精度較高、剛度高、轉(zhuǎn)動也較平穩(wěn)，經(jīng)常使用在大型超精密加工機床種。但是它存在熱變形問題和回油氣泡問題，其中熱變形問題會影響到主軸的精度，而回油氣泡問題會影響軸承的剛性。相對于液體靜壓軸承主軸，空氣靜壓軸承主軸不會受到油溫和回油的影響，其主要優(yōu)點包括空氣粘度小不易受熱度影響，主軸剛性低，切削力度小，比較適用于中小超精密加工機床中。由此可見，為了保證零件加工的精度，機械加工企業(yè)應(yīng)當選擇市場上較為先進，且精度較高的主軸部件，以規(guī)避主軸回轉(zhuǎn)誤差，從而提高零件加工的質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（2）滾動軸承預緊。所謂滾動軸承預緊主要是在完成軸承裝配后，對軸承內(nèi)圈和外圈施加一定的恒力，使?jié)L動體和內(nèi)外圈能夠緊密接觸。在預緊之后，軸承內(nèi)外圈和滾動體會相互制約。這樣既能增加軸承的承載力，又能均化軸承內(nèi)部誤差，達到提高主軸回轉(zhuǎn)精度的目的。

滾動軸承預禁的方式包括定位預禁、定壓預緊和調(diào)壓預緊。其中定位預緊主要是指對軸承施加外力時，保持內(nèi)外圈的固定。而定壓預緊則是利用彈性元件增加軸承的軸向負荷，至之產(chǎn)生預變性。如利用彈簧。調(diào)壓預緊是指利用液壓力對軸承部位施壓，以改變油壓力。如果在此基礎(chǔ)上再結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)，則可實現(xiàn)自動調(diào)控預緊力大小。例如在進行車床主軸軸承調(diào)整時，可按照先后再前的順序進行軸承調(diào)整。在實際的預緊過程中可利用百分表控制軸向間隙。如果拋開百分表則需要工作人員具有足夠的工作經(jīng)驗。另外，還應(yīng)在調(diào)整前軸承時可向前推動軸承內(nèi)圈，使內(nèi)圈腫大，并將軸承間隙控制在一定的范圍內(nèi)。此外，預緊力的大小可以借助公式圓螺母旋轉(zhuǎn)角度=徑向間隙減小量x15x360°÷圓螺母螺距來計算。總之，在進行軸承預緊時不僅需要綜合考慮預緊力的大小，還應(yīng)當選擇合適的預緊方式。這樣才能提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。

（3）使回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸。在實際的加工過程中，保證回轉(zhuǎn)精度不受到主軸影響，是一種提高零件加工精度最簡單、直接的辦法。一般需要根據(jù)實際工件組成和工作原理進行合理控制。例如，如果是在外圓磨床上磨削外圓柱面時，可以在上件上采用兩個固定頂尖支承，這樣豐軸的主要作用就是傳動。工件的軸轉(zhuǎn)精度則取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差。顯然，提高頂尖和中心孔的精度是比較經(jīng)濟合理的。這樣做不僅能夠提高零件加工效率，還能直接避免工件頭架主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響。又如在在鏜床上機械加工箱體類零件上的孔時，可采用前、后導向套的鏜模，刀桿與主軸浮動連接，所以刀桿的回轉(zhuǎn)精度與機床主軸回轉(zhuǎn)精度也無關(guān)，僅由刀桿和導套的配合質(zhì)量決定。總之，使回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸對于提高零件加工精度具有十分重要的意義。

3 總結(jié)

綜上所述，在新時期機械加工企業(yè)應(yīng)當明確影響零件加工精度的因素包括哪些，然后再結(jié)合實際生產(chǎn)狀況和施工工藝水平。如針對主軸回轉(zhuǎn)誤差，機械加工企業(yè)可以采用設(shè)計高精度主軸部件、滾動軸承預緊、使回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸三種措施來提高主軸回轉(zhuǎn)精度，從而保證零件加工的質(zhì)量，達到提高企業(yè)經(jīng)濟效益的目標。

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