數(shù)控加工中心機(jī)床關(guān)鍵部件的綜合誤差分析

陳曦

【摘要】數(shù)控機(jī)床在中職學(xué)校實(shí)習(xí)過程中得到廣泛應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的加工精度是切削加工的核心問題，對數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的綜合誤差進(jìn)行分析，對提高產(chǎn)品加工精度有十分重大的意義。

【關(guān)鍵詞】中職學(xué)校 ?數(shù)控加工 ?關(guān)鍵部件 ?綜合誤差 ?分析

數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的綜合誤差分析主要是針對支撐架誤差分析、移動副誤差分析以及轉(zhuǎn)動副誤差分析。

1.支撐件誤差分析

支撐件是整個機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件，主要有床身、立柱、橫梁、支架等。一般來說，溜板箱、主軸箱等重要部件的導(dǎo)軌都布置在支撐件上，這些運(yùn)動部件沿著床身、橫梁、立柱、等支撐件上的導(dǎo)軌運(yùn)行，這些導(dǎo)軌相對位置的精度要求很高，這樣才能保證加工精度。但是，如圖1-1所示，當(dāng)數(shù)控機(jī)床在加工時，切削力產(chǎn)生的靜載荷和動載荷最后都傳遞到支撐件身上，支撐件受力變形，導(dǎo)致導(dǎo)軌相對位置的精度達(dá)不到要求，最終影響加工精度，如圖1-1所示。

如圖所示1-2，機(jī)床支撐件受力變形。支撐件上坐標(biāo)系 O2（X2，Y2，Z2）相對于坐標(biāo)系 O1（X1，Y1，Z1）的齊次變換矩陣為：

1-1床身立柱變形示意圖 ? ? ? ? ?1-2支撐件變形示意圖

當(dāng)支撐件受到復(fù)雜的力或力矩時存在平移誤差δX、δY、δZ和轉(zhuǎn)角誤差θX， θy， θZ時，由齊次坐標(biāo)變換矩陣的原理，經(jīng)過坐標(biāo)系的平移變換和旋轉(zhuǎn)變換，得到齊次變換矩陣為：

2.轉(zhuǎn)動副的誤差研究

1.轉(zhuǎn)動副的誤差源

加工中心中最主要的、對加工精度影響最大的轉(zhuǎn)動副就是主軸，在實(shí)際加工時，主軸組件中存在各種誤差因素影響加工精度，主軸旋轉(zhuǎn)時的回轉(zhuǎn)中心線的空間位置在每時每刻是不同的，把所有瞬時的回轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置定義為理想主軸回轉(zhuǎn)中心線。理想回轉(zhuǎn)中心線的空間位置與瞬時回轉(zhuǎn)中心線的空間位置在機(jī)床空間內(nèi)的誤差，就是回轉(zhuǎn)誤差。對于主軸回轉(zhuǎn)誤差來說，徑向誤差、軸向誤差和角度誤差，它們一般成對或者共同出現(xiàn)。加工過程中，當(dāng)軸向誤差和角度誤差同時出現(xiàn)時，對于主軸來講就出現(xiàn)了端面跳動;當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時出現(xiàn)時，主軸就會出現(xiàn)徑向跳動四，端面跳動和徑向跳動對最后加工精度的影響是非常大的。

（1）主軸所采用軸承的誤差的影響

影響主軸回轉(zhuǎn)精度的軸承誤差主要指：軸承孔同軸度誤差，軸承孔、軸徑圓度誤差，以及軸承的裝配質(zhì)量等。主軸采用滑動軸承時，主軸頸和軸承內(nèi)孔的圓度誤差是導(dǎo)致回轉(zhuǎn)誤差的主要原因，主軸采用滾動軸承時，滾動軸承內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動體形狀及尺寸誤差是產(chǎn)生主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素，主軸采用推力軸承時，如圖2-8所示，軸承滾道端面的平面度誤差以及端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要原因。

（2）軸承間隙的影響

當(dāng)軸承間隙過大時，間隙處會產(chǎn)生較厚的油膜，當(dāng)機(jī)床加工時，切削力和轉(zhuǎn)速會產(chǎn)生變化，但是油膜的承載能力差，油楔厚度變化較大，主軸軸線漂移量增大。

（3）與軸承配合零件誤差的影響

軸承內(nèi)外圈、軸瓦制造裝配過程中或者受到外力的時候產(chǎn)生圓度誤差，以及和軸承配合的軸頸、箱體支承孔的圓度誤差會直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。如果與軸承圈端面配合的軸肩、軸承端蓋、螺母等零件的端面有平面度誤差或此端面與主軸回轉(zhuǎn)軸線存在垂直度誤差，那么將造成軸承圈滾道傾斜，導(dǎo)致主軸回轉(zhuǎn)軸線的徑向、軸向漂移。軸承座的前后支承孔以及主軸前后軸頸會存在同軸度誤差，這會引起軸承內(nèi)外圈滾道相對傾斜，同樣會導(dǎo)致主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，影響主軸回轉(zhuǎn)精度。

（4）主軸轉(zhuǎn)速的影響

主軸在某個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)精度較高，但是隨著主軸轉(zhuǎn)速的不斷增加，機(jī)床各種隨機(jī)振動以及回轉(zhuǎn)軸線的不穩(wěn)定性也隨著增大，最終導(dǎo)致主軸回轉(zhuǎn)誤差不斷增大，影響加工精度。

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