机床导轨误差对加工精度的影响.docx

王慧霖张平宽太原科技大学机械工程学院太原030024摘 要 从金属切削成形原理角度出发，结合直线度、直线与直线平行度的定义，分析机床导轨几何误差对零件加工精度的影响，与传统教材有所区别，并认为本文的讲授方法更合理、更清楚。并且认为在讲授机床导轨 误差对加工精度的影响时，以讲授导轨与主轴轴线平行度误差对加工精度的影响为主，以讲授导轨直线度误差 对加工精度的影响为辅，更有利于学生学习和理解。关键词 导轨误差；加工精度；平行度；直线度中图分类号：G642文献标识码：B文章编号：1671-489X(2012)27-0036-03Influence of Machining Precision by Error of Machine Tool Guide/Wang Huilin, Zhang PingkuanAbstract Joining the definition of straightness and parallelism, the paper starts from the forming principle of metal cutting, concluding the affect of machining precision by the geometric error of the machine tool guide. It is different from the tradition explaining method. This method is considered more reasonable and more clearly. At the same time, it is suggested that the influence of the machining precision by the error of parallelism between the guide and spindle axis is instructed, the influence of the machining precision by the error of the guide straightness is not instructed. The teaching method is considered more advantageous for the students study.Key words error of the guide; machining precision; parallelism; straightnessAuthors address Mechanical Engineering Institute, Taiyuan University of Science andTechnology, Taiyuan, China 030024才能加工出合格的圆柱体。这里假设主轴轴线无回转误差，1 引言在研究影响机械零件加工精度的因素时，有一项影响因素必须考虑，那就是机床的原始误差，而机床的原始误差有 多项，这里仅讨论机床导轨误差对零件加工精度的影响。在 目前已出版的相关教材中，关于此问题的讲授均是首先以普 通卧式车床上加工外圆柱为例，考查导轨误差对所加工零件 产生的影响。这本身并没有问题，但有些教材在分析时考查 的是导轨在水平面内或在垂直面内导轨直线度对零件加工精 度的影响，这种分析不但不符合成形原理，而且有部分教材 所用参考图也不符合直线度的定义，等等。关键是作为教材， 这些问题会给学生或其他初学者造成难以理解的学习困难， 甚至产生误解。本文对此展开讨论，目的是对该问题有一个 较好的解释。2 圆柱体的成形原理在普通卧式车床上加工圆柱体，其成形原理是：工件旋 转，在刀具切削作用下形成圆即母线；刀具沿垂直于该圆平 面的直线即导线运动，形成圆柱体。对应于卧式车床，就是 工件安装在车床主轴上，由主轴带着作旋转运动，其回转轴 线是主轴回转轴线，刀具所切圆面垂直于该轴线，且圆心在 该轴线上。那么刀具移动的直线就平行于主轴轴线，而刀具 的移动是依靠导轨导向的，故应该要求导轨与主轴轴线平行，仅研究导轨误差对加工精度的影响，那么就只应该研究导轨与主轴轴线产生平行度误差时对加工精度的影响，与导轨的 直线度误差无直接关系。事实上，直线度和平行度是两个完全不同的概念。直线 度是直线自身误差，平行度是线与线、线与面、面与面之间 的相对关系误差。假设两条线可以都很直，则认为各自都无 直线度误差，但可能二者有较大的平行度误差，但就在卧式 车床上加工外圆柱这个问题，对车床导轨与主轴的平行度误 差与车床导轨本身的直线度误差来讲，二者有些许统一，即 该两种误差均被分解为水平、垂直两个方向，由图 1 可以看到， 二者有些许相似，又有时统一。正是由于这些许相似与统一， 给讲解带来不少麻烦，以至于一些教材出现偏差，即以导轨 的直线度误差代替平行度误差。3 导轨误差对加工精度的影响在普通卧式车床上加工外圆时，刀具的直线运动方向取 决于导轨方向，导轨的误差会 1:1 地影响到刀具运动的轨迹， 故下面所讲的导轨的误差方向、大小即是刀具轨迹的误差方 向、大小。导轨与主轴轴线的误差此处仍把它分解为水平方向和垂 直方向，如图 1 所示为水平方向的误差。图 1 中平行度误差* ftfC:f0110a13o019$f tC83图 1 导轨误差在水平方向的分量/ 技术在线 /为 y ，曲线表示的是直线的实际情况，其直线度误差为 p 。1）导轨有直线度误差，同时与主轴轴线有平行度误差， 即 y p ，p 0。在机床装配时，需要调整导轨直线与主轴 轴线之间的平行度，此值为 y ，但由于制造和测量技术等原 因，由图 1 可以看到，要保证导轨与主轴轴线的平行度，必 须首先保证导轨有更高的直线度，也就是说，导轨的直线度 误差包含在导轨对主轴轴线的平行度误差之内，即 y p ， p 0。因此可见，这里应该分析导轨与主轴轴线之间的平行 度误差对加工精度的影响，才是导轨误差对加工精度的真正 影响。假设导轨误差如图 1 所示，此时加工一圆柱体，且被 加工零件的轴向长度正好与图 1 所示导轨误差位置长度一 致，那么刀具从导轨的一端移到另一端时，刀尖在零件半 径方向上移动的最大距离 y ，造成零件的径向尺寸误差是： D =2y 。就具体加工出的零件形状而言又分为两种情况。假设导轨无直线度误差，即 y p ，p =0，那么，该圆 柱体一端大、一端小，母线是直线，其外形成为圆锥体，其 形状误差即圆柱度误差 t 为：t =y 。此时加工误差只与导轨的 平行度误差相关，与其直线度误差不直接相关。假设导轨有直线度误差，即 y p ，p 0。在图1所 示情况下，加工后的零件外形从整体上看是锥体，但其母线 不是直线，而是类似于导轨直线误差的情况。2）导轨有直线度误差，同时与主轴轴线有平行度误差， 且 y =p 0，这时导轨的直线度误差如图 2 所示，即导轨的 直线度误差与导轨和主轴轴线的平行度误差相同，也就是 说导轨与主轴轴线的平行度误差完全由导轨的直线度误差引 起，这时二者造成的零件尺寸误差、圆柱度误差分别相等，即： D =2y =2p ，t =y =p 。但是，此时的圆柱体的外形不是呈圆锥体，而是呈两 头大、中间小的类似马鞍形。图 2 是现行机械制造专业教 材普遍使用的一种讲解导轨误差对加工精度影响的图例， 图中画的是导轨的直线度误差，文字却讲的是导轨的平行 度误差，让初学者难以理解。而实践中出现这种导轨与主 轴轴线的平行度误差完全由导轨的直线度误差引起的情况 几乎没有。所以，此处还是不讲导轨的直线度误差，而用 导轨的平行度误差来解释机床导轨几何误差引起零件加工 误差的影响最好。此外，由于导轨直线度误差导致的零件加工误差无法确定其形状，即使出现导轨的平行度误差与直线度误差相等的 情况，也只能分析其造成的零件加工尺寸误差，无法分析加 工后的零件形状。所以，建议对这里的讲解仅考虑机床导轨 与机床主轴的平行度误差，用图 3 所示的示意图分析。同理，导轨与主轴轴线平行度误差在垂直面上分量对加 工精度的影响，与其在水平面内分量的影响分析方法类似， 其误差的定量结果即产生的尺寸误差是：D =2 2/D 。式中 是导轨平行度误差在垂直面的分量值。产生的圆柱度误差是：t = 2/D 。圆柱体的外形是回转双曲面。但如果考虑导轨的直 线度误差，零件的尺寸误差、圆柱度误差同样不变，但其外 形则不能被准确地描述出来具体是什么形状。4 找准核心，借助视频，正确讲解，突出重点通过前面的分析，明确导轨自身的直线度误差及导轨对 主轴轴线的平行度误差均会对加工精度产生影响，而且两种 误差对加工精度的影响情况具有一定的相似性和统一性（如 图 1、图 2）。另外，零件制造不可能绝对准确，故导轨总是 存在直线度误差；机床安装也不可能绝对准确，平行度误差 也总是存在的。这里采用单因素分析法，所以，一定要把导 轨的直线度误差对加工精度的影响，与导轨与主轴轴线的平 行度误差对加工精度的影响分开，分别分析。下面先分析导 轨与主轴轴线平行度误差对加工精度的影响。导轨与主轴轴线的平行度误差对加工精度的影响，是从 切削加工成形原理来进行分析，这需要学生具有一定的空间 想象力和主动思维才能完成。所以，首先要向学生介绍清楚 在普通卧式车床上车削外圆柱时的成形方法，再借助于 PPT 动画演示成形过程，帮助学生理解切削圆柱体的成形原理。019$f tC83- 技术在线 10.3969/j.issn.1671-489X.2012.27.038Web3.0：个性化学习新平台张颖济宁学院信息管理中心山东曲阜273155摘要 在分析 Web3.0 的概念及特征的基础上，深入探讨 Web3.0 对教育、学习带来的影响。Web3.0 必将把教育教学带进一片新的天地。关键词 Web 3.0；语义网；个性化学习中图分类号：G434文献标识码：B文章编号：1671-489X(2012)27-0038-02Web3.0: New Platform of Personal Learning/Zhang YingAbstract Based on the analysis of the concept and characteristics of the Web3.0, the paper deeply discusses the effects of Web3.0 to our education and learning problems. Web3.0s education teaching will be brought into a new heaven and earth.Key words Web 3.0; semantic Web; individualized learningAuthors address Information Management Center of Jining College, Qufu, Shandong, China 2731551 Web 的发展之路当 Web2.0 还不为大多人所知的时候，Web3.0 已经款款 向人们走来。自 20 世纪 90 年代万维网技术出现以来，万维 网经历了从 Web1.0、Web2.0 到 Web3.0 的发展演变过程。这 一过程也是从简单到复杂互联网演变的过程。Web1.0 时代是 门户时代，使用者打开浏览器单方面汲取或者下载自己感兴 趣的内容，最大的特点是超链接。Web2.0 以分享为特征，更 加注重用户的交互作用，是“可读可写互联网”。Web2.0 包 含了人们经常使用的服务，如 Blog、Wiki、RSS、文件共享等。 随着时间的推移，Web2.0 暴露出越来越多的问题，如隐私安 全、信息泛滥、信息的可信度。同时，大家对互联网便捷性、 个性化、智能化的需求逐步增加，这一切促使 Web3.0 应运而 生，Web3.0 时代正渐渐靠近。2 Web3.0 的界定及特征关于 Web3.0，到现在也没有一个统一的认识。在搜索 引擎中输入“Web3.0 的定义”或者“什么是 Web3.0”，至 少能找到 10 多种定义。Web3.0 的定义被引用最多的是“网 站内的信息可以直接和其他网站相关信息进行交互，能通过 第三方信息平台对多家网站的信息进行整合使用，用户在互 联网上拥有自己的数据，并能在不同网站上使用，完全基于 Web，用浏览器即可实现复杂的系统程序才具有的功能”1。 Google CEO 埃 里 克施密特将 Web3.0 定 义 为“Web3.0 是 一系列组合在一起的应用”。笔者认为这两种定义诠释了 Web3.0 的本质。语义网技术是 Web3.0 的核心技术。语义网，是由蒂姆伯 纳斯 - 李在 1998 年提出，是当前网络的扩展和延伸，它能够然后，分析该平行度误差在水平面内的分量对加工精度的影响。也就是说，假设误差仅发生在水平面内，在垂直面内的 误差为 0，也用动画演示，可以看到此时加工出来的零件外 形呈圆锥形。另外，再假设该平行度误差在垂直面内的分量对加工精 度的影响，也就是说，假设误差仅发生在垂直面内，在水平