第六章 第二节 工艺系统的制造误差和磨损

第一章第二节工艺系统的制造误差和磨损CONTENTS目录12【机床的几何误差】【制造误差及磨损】01【机床的几何误差】机床的几何误差机床是工艺系统中重要的组成部分,机床的制造误差、安装误差、使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。这里着重分析对工件加工精度影响较大的主轴回转运动误差、导轨导向误差和传动链传动误差。（a）轴向跳动

（b）径向跳动

（c）角度摆动主轴回转误差分解的三种形式如下：一、机床的几何误差

机床的几何误差影响主轴回转精度的主要因素如下：实践和理论分析表明,影响主轴回转精度的主要因素有主轴的误差、轴承的误差、床头箱体主轴孔的误差以及与轴承配合零件的误差等。当采用滑动轴承时，影响主轴回转精度的的因素有:主轴颈和轴瓦内孔的圆度误差以及轴颈和轴瓦内孔的配合精度。对于车床类机床,轴瓦内孔的圆度误差对加工误差影响很小,因为切削力方向不变,回转的主轴轴颈总是与轴瓦内孔的某固定部分接触,因而轴瓦内孔的圆度误差几乎对主轴回转运动误差影响为零,如图5-2a所示。对于镗床类机床,因为切削力方向是变化的,轴瓦的内孔总是与主轴颈的某一固定部分接触。因而,轴瓦内孔的圆度误差对主轴回转精度影响较大,主轴轴颈的圆度误差对主轴回转精度影响较小,如图5-2b所示。主轴回转运动误差对加工精度的影响如下：考察原始误差对加工误差的影响要分析误差的敏感方向和非敏感方向。在误差的敏感方向,原始误差对加工误差影响最大,而在误差的非敏感方向,原始误差对加工误差的影响最小。如图所示,设主轴瞬时回转中心与力尖位置沿法向和切向产生了偏移，从零件表面形状的形成过程看,回转误差沿刀具与工件接触点法线方向的分量△y对精度影响最大,而切向分量△z对精度影响最小。因此,一般称法线方向为误差敏感方向,切线方向为非敏感方向。分析主轴回转误差对加工精度影响应着重分析误差敏感方向的影响。机床的几何误差主轴纯径向跳动误差对加工精度的影响如下：主轴回转误差对加工精度的影响随加工方式而异，（1）主轴的纯径向跳动误差对加工精度的影响。在镗孔时主轴的纯径向跳动直接影响零件加工误差，车削时主轴的纯径向跳动对工件的圆度影响较小，由此的出主轴的纯径向跳动对工件圆度有较小的影响。（2）主轴轴向窜动误差对加工精度的影响。主轴的纯轴向窜动对内、外圆加工没有影响,但所加工的端面却与内外圆中心线不垂直，所加工的螺纹产生保距的小周期误差。（3）纯角度摆动误差对加工精度的影响。主轴的纯角度摆动也因加工方法而异。车外圆时会产生圆柱度误差(锥体);镗孔时,孔将成为椭圆形。机床的几何误差提高主轴回转精度的措施如下：(1)提高主轴、箱体的制造精度。主轴回转精度只有20%决定于轴承精度,而80%取决于主轴和箱体的精度和装配质量。(2)高速主轴部件要进行动平衡,以消除激振力。(3）滚动轴承采用预紧。轴向施加适当的预加载荷(约为径向载荷的20%~30%),消除轴承间隙,使滚动体产生微量弹性变形,可提高刚度、回转精度和使用寿命。(4）采用多油楔动压轴承(限于高速主轴)。(5)采用静压轴承。静压轴承由于是纯液体摩擦,摩擦系数为0.0005,因此,摩擦阻力较小,可以均化主轴颈与轴瓦的制造误差,具有很高的回转精度。(6）采用固定顶尖结构。如果磨床前顶尖固定,不随主轴回转,则工件圆度只和一对顶尖及工件顶尖孔的精度有关,而与主轴回转精度关系很小,主轴回转只起传递动力带动工件的作用。机床的几何误差导轨的导向误差，导轨在机床中起导向和承载作用。它既是确定机床主要部件相对位置的基准,也是运动的基准。导轨的各项误差直接影响工件的加工质量。1.水平线内导轨直线度的影响，由于车床的误差敏感方向在水平方向，所以这项误差对加工影响极大，如图5-6所示。2.垂直面内导轨直线度的影响，对车床来说，垂直面内不是误差的敏感方向，但也会产生直径方向误差，如图5-7所示。3.两导轨平行度误差（扭曲）对加工精度的影响，两条轨道不平行对加工精度的影响大于垂直面内导轨的直线度的影响，使工件产生形状误差（锥度）。机床的几何误差传动链传动误差；切削过程中,工件表面的成形运动,是通过一系列的内联系传动机构来实现的。传动机构的传动元件有齿轮、丝杆、螺母、蜗轮及蜗杆等。这些传动元件由于其加工、装配和使用过程中磨损而产生误差,这些误差就构成了传动链的传动误差。传动机构越多,传动路线越长,则传动误差越大。为了减小这一误差,除了提高传动机构的制造精度和安装精度外,还可缩短传动路线或附加校正装置。

机床的几何误差02【制造误差及磨损】二、制造误差及磨损

制造误差及磨损一般刀具(如车刀、镗刀及铣刀等)的制造误差,对加工精度没有直接的影响。定尺寸刀具(如钻头、饺刀拉刀及槽铣刀等)的尺寸误差,直接影响被加工零件的尺寸精度。同时,刀具的工作条件,如机床主轴的跳动或因刀具安装不当引起径向或端面跳动等,都会使加工面的尺寸扩大。成形刀(成形车刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等)的误差,主要影响被加工面的形状精度。夹具的制造误差一般指定位元件、导向元件及夹具体等零件的加工和装配误差。这些误差对被加