04第四讲主轴回转误差精

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1、3机床主轴回转误差的基本概念机床主轴是用来装夹工件或刀具并传運主要切制运动的 重要欢件.机床主轴的回转精度是机床精度的一项重要指标，主要 形响加工表面的几何形状精度、位置荊度和表面粗敕度.主轴回转时，其回转轴线的空间位置应该固定不变，即 回转轴线没有任何运动.机床主轴回转误差的基本概念5机床主轴回转误差的基本概念主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转 轴线的漂移.理想回转轴线虽然客观存在，但却无法确定其位置， 因此，通常以平均回转轴线（即主轴各瞬时回转轴 线的平均位置）来代替.6机床主轴回转误差的基本概念主轴回转轴线的运动谋差可以分解为三种形式： 径向圆跳动；端面圆跳动；G径向BS跳动倾

2、角摆动.b） “.It动）c）倾角攥动主轴回转谋差基本形式7主轴回转误差对加工精度的影响(A)主轴的端面圆跳动：主轴瞬时回转轴线沿平均回转轴线作直线运动.加工圆柱面：无影响加工端面：左右螺藏面一直度谋差被加工端面不平，与圆柱面不垂直；加工螺纹：产生螺距周期性误差.主轴回转误差对加工精度的影响B6-3 IWIMnjSRt9(B)纯径向圆跳动：(镇孔)图径向跳动对惊孔特度影响考虑最简单的情况，主轴回转中心在x方向上作简 谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e.则刀尖的坐标值为：X (/? I e)cos 0 Y Q式中斤一刀尖回转半径;0主轴转角.显然，上式为一椭圆.11主轴径向圆跳动时，车

3、削分析y = A + (R - )cos 0 = A sin + R cos Z = ( R)sin 0 = R sin 0 A cos 0 sin y2 Z2 = R2 + A2sin2y2 + z2 = R2多见图3-16结论：车削出的工件表面接近于正圆若主轴几何轴线作偏心运动，则无论是车削还是钱 削，都能得到一个半径为刀尖到平均轴线距离的圓12(C)纯角度摆动：情况一，平面摆动：主轴轴线在某一平面内在平均轴线附近作纯 角度摆动.车，圆柱；钱，椭圆柱.情况二，锥角摆动：主轴轴线绕其平均轴线沿圆锥轨迹公转.车，正圆锥；钱；正圆锥.图：主轴纯角度摆动的第二种情况(C)纯角度摆动:博为炖二粉丸a

4、) 车别夕、SJb) 飙影响主轴回转精度因素轴承误差的彩响：轴承间隙的影响：与轴承配合零件误差的影响：主轴转速的影响：主轴系统的径向不等刚度和热变形；其他，如温度、受热膨胀的彩响等.影响主轴回转精度因素滑动轴承轴承课差的彩响：主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要是指 主轴颈和轴承内孔的圆度课差和波度.分三类:滑动轴承滾动轴承推力轴承两个角度：工件回转类机床刀具回转类机床影响主轴回转精度的主要因素车床（图A）轴径不圆引 起车床主轴向跳动（注意其 频率特性）钱床（图B）轴承孔不圖 引起钱床主轴径向跳动S a紬艮不IHImI从3&伤良劭静压轴承_对轴承孔或轴 径圆度谋差起均化作用.滚动轴承内外滚道圆度误

5、差.滚 动体形状及尺寸误差影响主轴回转精度的主要因素b)图C止推轴承端面课羞对主紬轴 向窜动的形响推力轴承滚道端面平面度误差及与回转 轴线的垂直度误差（图C）其他因素轴承孔.轴径圆度误差；轴承孔同轴度误差；轴肩、隔套端面平面度误差及与回转轴线的垂直度谋差；装配质量等.19影响主轴回转精度的主要因素车.磨类（工件回转）：切削力的方向大体上是不变的，主轴在切削力 的作用下，主轴顼以不同部位和轴承内孔的茱一固 定部位相接触.因此，影响主轴回转精度的，主要是主轴轴颈 的圆度和波度，而轴承孔的形状误差彩响较小.20影响主轴回转精度的主要因素佼床类（刀具回转）：切削力方向随主轴的回转而回转，主轴颈在切 削

6、力作用下总是以其某一固定部位与轴承孔内表面 的不同部位接触.因此对主轴回转精度影响校大的是轴承孔的圆 度.以上分析适用于单油模动压轴承，如采用多油楔动 压轴承，主轴回转时周围产生几个油楔，把轴颈推 向中央，油膜刚度也较单油楔为高，故主轴回转精 度校高，而且影响回转精度的，主要是轴颈的圆度.动压轴承必须在一定运转速度下才能建立起压力油 膜，因此，主轴起动和停止过程中轴线都会发生漂 移.影响主轴回转精度的主要因素采用静压轴承，由于油膜压力是有液压泵提供的, 与主轴转速无关，同时轴承的油腔对称分布，外 栽荷由油腔的压力变化差来平衡，因此油膜厚度 变化引起的轴线漂移小于动压轴承.静压轴承的承栽能力与油

7、膜厚度的关系较小，油 膜厚度就较厚，能对轴承孔或轴颈的圆度误差起 均化作用，故可得到较高的主轴回转精度.影响主轴回转精度的主要因素滚动轴承由内圈.外圈和滾动体等组成.轴承内、外圏滾道的圆度课差和波度对回转精度的彩响, 与单油楔动压滑动轴承的情况相似.外圈滾道相当于轴承孔，内圈滚道相当于轴承.对工件回转类机床，滚动轴承内圈滚道圆度对主轴回转 精度彩响较大.对刀具回转内机床.外圈滚道对主轴精度彫响校大.影响主轴回转精度的主要因素誓动轴承滚动体的尺寸谋差会引起主轴回转的径向叹鏗域瑕豔騎鸚次就会使主轴回松轴线 翹黠需縈魏嵌縊曳绘蠢齡、 跳动，又会引起径向囱跳刃和缠动轴承间隙的彩响如轴承间隙过大，会使主

8、轴工作时油膜厚度增大，油膜承栽能力降低，当工作条件（栽荷、转速 等）变化，油楔厚度变化较大，主轴轴线漂移量增 大.影响主轴回转精度的主要因素与轴承配合家件误差的影响轴承内外圈、轴瓦容易变形产生圆度谋差，与之 配合的轴颈、箱体支承孔的圆度误差会使轴承圈或轴 瓦发生变形而产生圆度误差.与轴承圈端面配合的零件如轴肩.轴承端盖、螺 母等端面如有平面度误差或与主轴回转轴线不垂直， 会使轴承圈滾道倾斜，造成主轴回转轴线的径向、轴 向漂移.影响主轴回转精度的主要因素与轴承配合零件误差的影响箱体前后支承孔、主轴前后支承轴颈同轴度会 使轴承外圈滾道相对倾斜，同样会使引起主轴回转 轴线的漂移.提高与轴承相配合零件

9、的制造赭度和装配质量, 对提高主轴回转精度有很密切的关系.28影响主轴回转精度的主要因素主轴转速的彩响由于主轴部件质量不平衡、机床各种随机振动 以及回转轴线的不稳定随主轴转速增加而增加，使 主轴在某个转速范围内回转精度较高，超过这个范 国时，课差就较大.主轴系统的径向不等刚度和热变形主轴系统的刚度，在不同方向上往往不等，当 主轴上所受外力方向随主轴回转而变化时，就会因 变形不一致而使主轴轴线漂移.机床工作时，主轴系统的温度将升高，使主轴 轴向膨胀和径向位移.由于轴承径向热变形不相等, 询后轴承的热变形也不相同，在装卸工件和进行测 量时必须停车而使温度发生变化，这些都会引起主 轴回转轴线的位置变

10、化和漂移而影响主轴回转精度.30提高主轴回转精度的措施1）设计和制造高精度的主轴部件2）对滾动轴承预紧3）使回转精度不依赖于主轴31提高主轴回转精度的措施1）设计和制造高精度的主轴部件首先，提高轴承的回转精度，如选用高精度滾动 轴承（多油楔动压轴承和静压轴承）其次，提高主轴轴颈、箱体支承孔和与轴承配合 有关表面的加工精度.此外，装配时，先测出滾动轴承及主轴锥孔的径 向圆跳动，然后调节径向圆跳动的方位，使误差相互 补偿或抵消，以减少轴承误差对主轴回转精度的彩响.32提高主轴回转精度的措施2）对滚动轴承预紧对滚动轴承适当预紧以消除间隙，甚至产生微 量过盈，由于轴承内外圈和滚动体弹性变形的相互 制约

11、，既增加了轴承刚度，又对轴承内外圈滾道和 滚动体的误差起均化作用，因而可提高主轴的回转 精度.33提高主轴回转精度的措施3）使回转精度不依赖于主轴直接保证工件在加工过程中的回转精度而不依 赖于主轴，是保证工件形状精度的最简单而又有效 的方法.- 提高主轴回转精度的措施转移误差一外圆磨床上磨削外圆柱面（固定顶 尖），避免工件头架主轴回转误差的彩响；35提高主轴回转精度的措施回转精度与机床主轴回转精度无关，仅由刀杆和导套 决定.钱床上釆用导向钱模加工箱体类眾件上的孔，刀杆与主轴浮动联 接，刀杆的 的配合质量参考答案A图中，由于主轴（砂轮轴）轴颈是圆的，加工后的工件形状 必然也是圆的.磨外圆时，工件

12、对砂轮的径向压力方尙是一定的,总是把砂 轮轴颈推向主轴轴承固定的承載.区上.主紬运转中是轴颈圓周上 的各点与轴承上的囲定承栽区连续接触.因此，主轴的径向跳动 只取决于轴颈的圆度，与轴承的圆度无关.B图中，由于砂轮轴颈不圆，必然引起主轴的径向跳动，加工后的工件产生圓度误差，其形状与主轴相对于工件的转速有关.38 例题分析在车床上加工圆盘件的端面时，有时会出现圆锥面（中凸或 中凹）或端面凸轮似的形状（如螺旋面），试从机床几何谋 差的形响分析造咸如图所示端面几何形状误差的原因是什么？39参考答案图A,端面中凸或中凹的主要原因是横向进给刀 架导轨与主轴回转轴线不垂直，或横向导轨在水平面 的不直度引起的

13、.图B,端面凸轮状的主要原因是主轴的轴向窜动 或横向导轨在水平面的不直度.40例题分析在车床上加工芯轴时，粗、精车外圆A及肩台面B后，在光 刀A及B,经检测发现A有圆柱度误差，B对A有垂直度误差. 试从机床几何误差的影响，分析产生以上误差的主要原因 有哪些？bALJ-m a”参考答案产生A面團柱度谋是的主要原因爰车床主轴回转袖钱的径向跳动. 产生A面圓柱度谋是的主要原因有：(1) 床身导轨在水平面内的直线度谋圣；(2) 床身导紈和主转回转轴钱在水平面内不平行；(3) 床身导紈的扭曲；(4) 主转回转轴钱的角向摆动.产生B面对A面不垂直的主要原因有：(1) 主转回转轴线.的转向窜动；(2) 刀架横滝板导仇与主轴回转轴线不童直.42例题分析机床上各部件都有误差，加工时如何判断哪些部件 的谋差对加工精度有直接影响？哪些部件的谋差对 加工精度没有彩响？加工时，使机床运动部件的谋差影响刀具与工件正确的相 对位置和相对运动关系的因素，都会直接影响加工精度.其中主要的是机床主轴的回转精度和导轨的直线运动精度, 以及成形运动之间的相对位置和运动配合关系.具体分析时，主要考虑影响被加工表面发现方向（误差敏感 方向）的位置误差与运动误差.其他方向的误差对加工精度 的影响较小.例题分析出S3在卧式钱床上采用工件进 给钱孔时，若锥刀回转直 径为80mm,工件直线进给 运动与钱杆回转