機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)零件加工精度的影響

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1、第26卷第3期河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.26,No.32005年6月JournalofHenanUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Jun.2005文章編號(hào):16732383(2005)03005704機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)零件加工精度的影響12李永祥,畢曉勤(河南工業(yè)大學(xué)11教務(wù)處,21機(jī)電工程學(xué)院,河南鄭州450052)摘要:分析了引起機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)的原因,通過建立機(jī)床主軸徑向跳動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,研究了主軸徑向跳動(dòng)引起的回轉(zhuǎn)誤差在車削和鏜削加工中對(duì)零件加工精度的影響.關(guān)鍵詞:機(jī)床主軸;回轉(zhuǎn)誤

2、差;徑向跳動(dòng);加工精度中圖分類號(hào):TH115文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B1.1采用滑動(dòng)軸承對(duì)主軸純徑向跳動(dòng)的影響0引言采用滑動(dòng)軸承作支承時(shí),主軸以其軸頸在軸承孔內(nèi)旋轉(zhuǎn).對(duì)于車床類機(jī)床,在加工過程中,主機(jī)床主軸是機(jī)床上的一個(gè)主要部件.由于機(jī)軸的受力方向是一定的,主軸軸頸被切削力壓向床主軸用于安裝刀具或工件,因此它是刀具或工軸承孔表面的固定地方.這時(shí)主軸軸頸的不同部件的相對(duì)位置基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn).機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精位和軸承孔內(nèi)的某一固定部位相接觸,所以軸頸度是機(jī)床的主要精度指標(biāo)之一,直接影響著被加的圓度誤差會(huì)使主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生純徑向跳動(dòng),而軸工零件的加工精度及表面粗糙度.機(jī)床主軸的回承

3、孔的形狀誤差對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響很小.如轉(zhuǎn)誤差是一項(xiàng)綜合性的誤差,是主軸在回轉(zhuǎn)過程圖1(a)所示.對(duì)于鏜床類機(jī)床,作用在主軸上的中實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移.機(jī)切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)的,軸頸上的某一床主軸的回轉(zhuǎn)誤差可以分為3種基本形式:主軸固定部位與軸承孔表面的不同部位相接觸,因此的純徑向跳動(dòng)、主軸的純軸向竄動(dòng)和純角度擺動(dòng).軸承孔的圓度誤差會(huì)引起鏜床主軸的純徑向跳一般情況下,這3種基本形式的誤差是同時(shí)存在動(dòng),而鏜床主軸軸頸形狀誤差對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的的,產(chǎn)生的加工誤差也是3種形式誤差影響的疊影響不大,如圖1(b)所示.加.不同形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)

4、加工精度的影響是不同的,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.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)軸線繞平[1]均軸線作平行的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).圖1車削和鏜削時(shí)的主軸跳動(dòng)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)1.2采用滾動(dòng)軸承對(duì)主軸純徑向跳動(dòng)的影響軸承和滾動(dòng)軸承兩類,軸承的類型不同,對(duì)純徑向主軸采用滾動(dòng)軸承作支承時(shí),引起主軸純徑跳動(dòng)的影響也是不同的.向跳動(dòng)的因素除了軸承本身的精度外,還與軸承相配合件的精度有關(guān).1.2.1滾動(dòng)軸承精度的影響收稿

5、日期:20050315作者簡(jiǎn)介:李永祥(1960),男,山西大同人,副教授,西北工業(yè)大滾動(dòng)軸承外圈和內(nèi)圈的滾道形狀精度和位置學(xué)博士研究生,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用等研究工作.精度對(duì)主軸純徑向跳動(dòng)的影響與滑動(dòng)軸承類似.58河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第26卷如圖2所示.車削時(shí),內(nèi)圈滾道的精度影響較大;1.2.2與滾動(dòng)軸承相配合件的影響鏜削時(shí),外圈滾道的精度影響較大.軸承內(nèi)圈是薄壁零件,受力后很容易變形,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,軸承外圈也是薄壁零件,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,引起主軸的純

6、徑向跳動(dòng).2主軸純徑向跳動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(a)孔與滾道不同軸(b)滾道不圓為了便于研究主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)零件加工精圖2滾動(dòng)軸承內(nèi)外環(huán)形狀及位置誤差度的影響,假設(shè)在加工零件的過程中,機(jī)床主軸一方面以角速度X自轉(zhuǎn),同時(shí)主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸心又滾動(dòng)體的形狀誤差和尺寸的不一致會(huì)造成主相對(duì)與平均軸心在兩個(gè)垂直方向(Y、Z坐標(biāo))上軸的純徑向跳動(dòng).如圖3所示.當(dāng)直徑較大的滾動(dòng)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)[2].建立慣性直角坐標(biāo)系(OXYZ),O體位于左邊時(shí),會(huì)使內(nèi)圈右移,即主軸位置右移;點(diǎn)為主軸的理想軸心位置,再建立與主軸相固聯(lián)相反,當(dāng)直徑較大的滾動(dòng)體位于右邊時(shí),會(huì)使內(nèi)圈的直角動(dòng)坐標(biāo)系(O1WMN

7、),O1點(diǎn)為主軸的瞬時(shí)位置左移,即主軸位置左移.由于滾動(dòng)體保持架的軸心位置.利用坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)后可得到兩個(gè)坐轉(zhuǎn)速低于內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速,因此,它所引起的純徑向跳標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系[3].如圖5所示.動(dòng)頻率較低.圖5坐標(biāo)變換關(guān)系圖圖3滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體的形狀誤差和尺寸不一致對(duì)主軸徑向純跳動(dòng)的影響根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律,主軸軸心O1徑向跳動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:滾動(dòng)軸承的間隙對(duì)主軸的純徑向跳動(dòng)也是有YO1=AYcosU影響的.如圖4所示.設(shè)軸承的承載區(qū)在右邊,這(1)ZO1=AZcosU時(shí)內(nèi)圈右移,當(dāng)一個(gè)滾動(dòng)體位于水平位置時(shí),內(nèi)圈式中:U為主軸的轉(zhuǎn)角;U=Xt;AY、AZ是軸心分的右

8、移量比滾動(dòng)體不在水平位置時(shí)的要小,使主別在Y、Z兩個(gè)坐標(biāo)方向上簡(jiǎn)諧