顧妍

（朝陽(yáng)市技師學(xué)院，遼寧朝陽(yáng) 122000）

論影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素

顧妍

（朝陽(yáng)市技師學(xué)院，遼寧朝陽(yáng) 122000）

機(jī)床的質(zhì)量取決于機(jī)床關(guān)鍵部件的質(zhì)量，而機(jī)床主軸部件是保證機(jī)床加工精度的核心，主軸回轉(zhuǎn)誤差是影響機(jī)床加工精度的重要因素之一，直接影響到加工零件的形狀精度、表面的粗糙程度和質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)影響主軸精度的幾種主要因素（軸承誤差、軸承間隙、配合件、剛度和熱變形、主軸轉(zhuǎn)速）進(jìn)行深入的探討，并綜合考慮尺寸誤差、形狀和位置誤差的影響，從而采取各種有效措施減少誤差，不斷地提高生產(chǎn)效率。

主軸 誤差 措施

機(jī)床主軸用以安裝工件或刀具，它的回轉(zhuǎn)精度直接影響工件的形狀精度、位置精度、表面粗糙度。因此加工出來(lái)的工件總會(huì)有一些誤差出現(xiàn)。結(jié)合本人實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響主軸精度的因素分析如下。

1 主軸回轉(zhuǎn)精度

主軸回轉(zhuǎn)精度是指機(jī)床主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于自身理想回轉(zhuǎn)軸線的符合程度。二者之間呈現(xiàn)出的變動(dòng)量就是主軸回轉(zhuǎn)誤差。變動(dòng)量越小主軸回轉(zhuǎn)精度越高，反之，主軸回轉(zhuǎn)精度越低。主軸回轉(zhuǎn)誤差受軸向竄動(dòng)、徑向跳動(dòng)、角度擺動(dòng)三者的綜合影響，較為復(fù)雜，目前多采用動(dòng)態(tài)測(cè)試的手段進(jìn)行測(cè)試和研究（如圖1）。

2 影響因素分析

因主軸受自身軸頸、內(nèi)錐孔、裝拆夾頭等加工制造精度的影響十分大，所以必須嚴(yán)格控制自身的尺寸和形狀誤差，讓它的精度高于配合件的相對(duì)應(yīng)精度。此外主軸回轉(zhuǎn)精度還受下列因素的影響。

2.1 軸承誤差

軸承誤差主要是指主軸頸和軸承內(nèi)孔的圓度誤差和波度。

2.1.1 首先以使用單油楔動(dòng)壓滑動(dòng)軸承帶動(dòng)的主軸為例進(jìn)行詳細(xì)分析

使用車床車削外圓時(shí)，車床主軸帶動(dòng)工件作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車刀沿導(dǎo)軌作直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)作用在工件上的切削力保持著較穩(wěn)定的方向，在這種方向固定的切削力作用下，主軸頸要以不同的部位與滑動(dòng)軸承內(nèi)徑某一固定不變的部位進(jìn)行接觸。若主軸頸為橢圓形的，則主軸每旋轉(zhuǎn)一圈，主軸回轉(zhuǎn)軸線就產(chǎn)生兩次徑向跳動(dòng)；若主軸頸表面存在波度，則主軸回轉(zhuǎn)軸線就產(chǎn)生高頻徑向跳動(dòng)。所以主軸頸的圓度誤差和波度是主要影響因素，而滑動(dòng)軸承內(nèi)徑的圓度誤差是次要影響因素。

使用鏜床鏜孔時(shí)，鏜刀要做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以主軸總是以自身軸頸某一固定不變的部位與軸承內(nèi)表面的不同部位進(jìn)行接觸。由上述分析可知，軸承內(nèi)表面的圓度誤差和波度的影響十分大，而主軸頸圓度誤差的影響因素十分小。

圖1 主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式

主軸采用滾動(dòng)軸承與用滑動(dòng)軸承產(chǎn)生的情況類似，只是要把外圈滾道等同于軸承孔，內(nèi)圈滾道等同于軸徑就可以了。

2.1.2 應(yīng)對(duì)措施

（1）改換高精度滾動(dòng)軸承：因滾動(dòng)軸承內(nèi)外圈滾道存在一定的波度、滾動(dòng)體有尺寸誤差都會(huì)引起主軸徑向跳動(dòng)，所以要盡可能的減小滾道的波度、縮小各滾動(dòng)體直徑差異和形狀誤差、嚴(yán)格控制滾道的端面誤差。（2）改換多油楔動(dòng)壓軸承：因多油楔動(dòng)壓軸承主軸回轉(zhuǎn)時(shí)四周產(chǎn)生多個(gè)油楔，軸頸在這種情況下被推向中心，所以主軸回轉(zhuǎn)精度較高。（3）改換高精度靜壓軸承：因靜壓軸承的油膜壓力靠液壓泵供給，并不受主軸轉(zhuǎn)速的影響，所以油膜厚度變化引起的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于動(dòng)壓軸承，可獲得較高的主軸回轉(zhuǎn)精度。

2.2 軸承間隙

在軸承間隙過(guò)大的情況下，若改變載荷或轉(zhuǎn)速，誤差必然隨之迅速增大。軸承間隙不僅使主軸發(fā)生一定的靜位移，還使主軸的軸線作十分復(fù)雜的周期運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)對(duì)措施：對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行適量的預(yù)緊就可以很好的消除間隙，由于軸承內(nèi)外圈和滾動(dòng)體彈性變形是互相影響的，這樣做既增加軸承剛度，又均化誤差，從而提高精度。

2.3 配合件

若軸承內(nèi)外圈或軸瓦發(fā)生變形就會(huì)使軸頸、箱體支承孔產(chǎn)生圓度誤差；若主軸軸肩、軸承端蓋、墊圈等端面與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直，會(huì)使軸承裝配時(shí)因受力不均造成滾道傾斜，進(jìn)而產(chǎn)生徑向、軸向誤差。

應(yīng)對(duì)措施：（1）提高配合件的加工精度：即提高箱體支承孔、軸承端蓋等與軸承有重要配合關(guān)系表面的加工精度。（2）提高裝配質(zhì)量：采用轉(zhuǎn)移誤差法或誤差補(bǔ)償法進(jìn)行多次調(diào)節(jié)，必要時(shí)采用就地加工法來(lái)提高裝配質(zhì)量。

2.4 剛度和熱變形

剛度在不同位置上往往不相等，當(dāng)外載荷的作用方向隨主軸的高速轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)而迅速變化時(shí)，就會(huì)因產(chǎn)生的變形不一致而使主軸產(chǎn)生誤差。所以必須使主軸薄弱環(huán)節(jié)的剛度得到有效提高。

受切削熱和摩擦熱的影響，主軸要發(fā)生軸向膨脹和徑向位移。由于軸承徑向熱變形、前后軸承的熱變形各不相同，會(huì)影響主軸精度。因此就要設(shè)法減少發(fā)熱或進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。

2.5 主軸轉(zhuǎn)速

受主軸部件自身質(zhì)量不平衡、機(jī)床各種隨機(jī)振動(dòng)的影響，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速提高時(shí)主軸回轉(zhuǎn)軸線的位移迅速增大，所以主軸轉(zhuǎn)速最好在最佳轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)，還要盡量避開(kāi)機(jī)床的共振區(qū)，從而提高加工精度。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際生產(chǎn)中要針對(duì)具體問(wèn)題具體分析，找出主要影響因素，采取正確措施減小誤差，提高效率。

顧妍（1985—），女，遼寧省阜新市，本科（助理講師），遼寧工程技術(shù)大學(xué)，現(xiàn)就職于：朝陽(yáng)市技師學(xué)院（單位），研究方向：機(jī)械加工。