淺析機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工零件精度的影響
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台泥,因此它是刀具或工件的相對(duì)位置基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)言雀。機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度是機(jī)床的主要精度指標(biāo)之一模譬,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)綜合性的誤差刚哼,是主軸在回轉(zhuǎn)過(guò)程中實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)相對(duì)于理論回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的漂移啥读。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差可以分為3種基本形式:主軸的純徑向跳動(dòng)、主軸的純軸向竄動(dòng)和純角度擺動(dòng)丹残。一般情況下然枫,這3種基本形式的誤差是同時(shí)存在的,產(chǎn)生的加工誤差也是3種形式誤差影響的疊加搬体。不同形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響是不同的雾诈,同一形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)于不同加工方法的影響也是不同的。下面主要分析主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)零件加工的影響垮川。
1.主軸純徑向跳動(dòng)產(chǎn)生的原因:
主軸純徑向跳動(dòng)是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)繞平均軸線(xiàn)作平行的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)陶店。
引起主軸純徑向跳動(dòng)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(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩類(lèi)逾条,軸承的類(lèi)型不同琢岩,對(duì)純徑向跳動(dòng)的影響也是不同的。
1)采用滑動(dòng)軸承對(duì)主軸純徑向跳動(dòng)的影響
采用滑動(dòng)軸承作支承時(shí)师脂,主軸以其軸頸在軸承孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)担孔。對(duì)于車(chē)床類(lèi)機(jī)床,在加工過(guò)程中吃警,主軸的受力方向是一定的糕篇,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汤徽,所以軸頸的圓度誤差會(huì)使主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生純徑向跳動(dòng)娩缰,而軸承孔的形狀誤差對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響很小。對(duì)于鏜床類(lèi)機(jī)床谒府,作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)的拼坎,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(huì)引起鏜床主軸的純徑向跳動(dòng)完疫,而鏜床主軸軸頸形狀誤差對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響不大泰鸡。
2)采用滾動(dòng)軸承對(duì)主軸純徑向跳動(dòng)的影響
主軸采用滾動(dòng)軸承作支承時(shí),引起主軸純徑向跳動(dòng)的因素除了軸承本身的精度外躯饿,還與軸承相配合件的精度有關(guān)障翼。
a.滾動(dòng)軸承精度的影響
滾動(dòng)軸承外圈和內(nèi)圈的滾道形狀精度和位置精度對(duì)主軸純徑向跳動(dòng)的影響與滑動(dòng)軸承類(lèi)似。車(chē)削時(shí)犯弯,內(nèi)圈滾道的精度影響較大谚茅;鏜削時(shí),外圈滾道的精度影響較大。
滾動(dòng)體的形狀誤差和尺寸的不一致會(huì)造成主軸的純徑向跳動(dòng)昙椭。當(dāng)直徑較大的滾動(dòng)體位于左邊時(shí)喜拥,會(huì)使內(nèi)圈右移,即主軸位置右移:相反因饥,當(dāng)直徑較大的滾動(dòng)體位于右邊時(shí)抹欢,會(huì)使內(nèi)圈位置左移,即主軸位置左移请立。由于滾動(dòng)體保持架的轉(zhuǎn)速低于內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速脉织,因此,它所引起的純徑向跳動(dòng)頻率較低捐憔。
滾動(dòng)軸承的間隙對(duì)主軸的純徑向跳動(dòng)也是有影響的篙耗。設(shè)軸承的承載區(qū)在右邊,這時(shí)內(nèi)圈右移趟大,當(dāng)一個(gè)滾動(dòng)體位于水平位置時(shí)鹤树,內(nèi)圈的右移量比滾動(dòng)體不在水平位置時(shí)的要小,使主軸產(chǎn)生純徑向跳動(dòng)逊朽,這種純徑向跳動(dòng)的頻率比內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速要高得多。
b.與滾動(dòng)軸承相配合件的影響
軸承內(nèi)圈是薄壁零件曲伊,受力后很容易變形叽讳,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(dòng)。同理坟募,軸承外圈也是薄壁零件岛蚤,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)生變形懈糯,引起主軸的純徑向跳動(dòng)涤妒。
2.主軸純徑向跳動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式:
了便于研究主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)零件加工精度的影響,假設(shè)在加工零件的過(guò)程中赚哗,機(jī)床主軸一方面以角速度w自轉(zhuǎn)她紫,同時(shí)主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸心又相對(duì)與平均軸心在兩個(gè)垂直方向(Y、Z坐標(biāo))上作簡(jiǎn)諧振動(dòng)妈唯。建立慣性直角坐標(biāo)系(OXYZ)泣幼,O點(diǎn)為主軸的理想軸心位置,再建立與主軸相固聯(lián)的直角動(dòng)坐標(biāo)系(O1WMN)燃悍,O1點(diǎn)為主軸的瞬時(shí)軸心位置几垃。利用坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)后可得到兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系。
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