探討機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響

董哲

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越迅速。其中機(jī)械加工工藝直接影響著零件的加工精度。本文重點(diǎn)研究了主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)于零件加工精度的影響，先是分析了主軸回轉(zhuǎn)誤差的形式，然后從三個(gè)方面詳細(xì)闡述了如何提高主軸回轉(zhuǎn)精度，以保證機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；零件加工；精度；影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.022

現(xiàn)如今機(jī)械加工產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)之中。同時(shí)，如何加快機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展，提高零件加工的精度也逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。尤其是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制條件下，提高零件加工的精度對(duì)于提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力非常重要。因而企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視提升機(jī)械加工工藝，提高零件加工精度，并擴(kuò)大市場(chǎng)的占有率，從而促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文以主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)零件加工精度的影響為例，分析如何降低主軸回轉(zhuǎn)誤差。

1 主軸回轉(zhuǎn)誤差的形式

主軸回轉(zhuǎn)誤差的形式包括軸向竄動(dòng)、徑向跳動(dòng)、角度擺動(dòng)三種。其中軸線(xiàn)竄動(dòng)主要是指回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在軸向的位置發(fā)生了變化。軸線(xiàn)竄動(dòng)對(duì)于加工圓柱面無(wú)影響，但是對(duì)于加工端面，會(huì)致使其產(chǎn)生垂直度誤差，同時(shí)也會(huì)在加工螺紋時(shí)，引起螺距周期性誤差。而徑向跳動(dòng)主要是指回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)以平均軸為中心線(xiàn)，做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。平均軸線(xiàn)并非是中心線(xiàn)，而是由回轉(zhuǎn)中心誤差產(chǎn)生的錯(cuò)誤中心線(xiàn)。當(dāng)機(jī)械加工車(chē)削外圓時(shí)，會(huì)因?yàn)閺较蛱鴦?dòng)產(chǎn)生圓柱度誤差。角度擺動(dòng)是指回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)以平均軸線(xiàn)為中心線(xiàn)做不平行的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。角度擺動(dòng)與徑向跳動(dòng)還是存在差異的，角度擺動(dòng)主要影響的是加工工件的形狀精度。當(dāng)機(jī)械加工車(chē)削外圓時(shí)，同樣會(huì)因?yàn)榻嵌葦[動(dòng)產(chǎn)生圓柱度誤差。對(duì)于機(jī)床主軸來(lái)說(shuō)，且載荷力是固定在其中一個(gè)方向的。主軸軸頸總是壓向軸承孔表面一定的位置，軸頸表面的每一點(diǎn)都會(huì)通過(guò)承載區(qū)，因此當(dāng)發(fā)生徑向跳動(dòng)誤差時(shí)，就會(huì)影響工件的圓度。如圖1所示，工件的圓度已經(jīng)發(fā)生了輕微的變化。

2 提高主軸回轉(zhuǎn)誤差的措施

（1）設(shè)計(jì)高精度主軸部件。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)也在逐漸發(fā)展和完善。為了提高零件加工精度，應(yīng)當(dāng)選用高精度、高質(zhì)量的加工部件。尤其是要選擇高精度的主軸部件，從根源上避免主軸回轉(zhuǎn)誤差的產(chǎn)生。

首先，應(yīng)當(dāng)選擇高精度的軸承零件。如現(xiàn)在比較常用的多油楔動(dòng)壓軸承和靜壓軸承。其次，應(yīng)當(dāng)盡量提高加工工件表面的精度，如主軸軸頸、箱體支承孔于軸承相互配合的表面精度。再次，在裝配時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)徑向圓跳動(dòng)方位，以保證滾動(dòng)軸承和主軸錐孔之間的誤差能夠相互抵消，從而達(dá)到降低軸承誤差對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。如較常用的液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承主軸。前者的回轉(zhuǎn)精度較高、剛度高、轉(zhuǎn)動(dòng)也較平穩(wěn)，經(jīng)常使用在大型超精密加工機(jī)床種。但是它存在熱變形問(wèn)題和回油氣泡問(wèn)題，其中熱變形問(wèn)題會(huì)影響到主軸的精度，而回油氣泡問(wèn)題會(huì)影響軸承的剛性。相對(duì)于液體靜壓軸承主軸，空氣靜壓軸承主軸不會(huì)受到油溫和回油的影響，其主要優(yōu)點(diǎn)包括空氣粘度小不易受熱度影響，主軸剛性低，切削力度小，比較適用于中小超精密加工機(jī)床中。由此可見(jiàn)，為了保證零件加工的精度，機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)當(dāng)選擇市場(chǎng)上較為先進(jìn)，且精度較高的主軸部件，以規(guī)避主軸回轉(zhuǎn)誤差，從而提高零件加工的質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）滾動(dòng)軸承預(yù)緊。所謂滾動(dòng)軸承預(yù)緊主要是在完成軸承裝配后，對(duì)軸承內(nèi)圈和外圈施加一定的恒力，使?jié)L動(dòng)體和內(nèi)外圈能夠緊密接觸。在預(yù)緊之后，軸承內(nèi)外圈和滾動(dòng)體會(huì)相互制約。這樣既能增加軸承的承載力，又能均化軸承內(nèi)部誤差，達(dá)到提高主軸回轉(zhuǎn)精度的目的。

滾動(dòng)軸承預(yù)禁的方式包括定位預(yù)禁、定壓預(yù)緊和調(diào)壓預(yù)緊。其中定位預(yù)緊主要是指對(duì)軸承施加外力時(shí)，保持內(nèi)外圈的固定。而定壓預(yù)緊則是利用彈性元件增加軸承的軸向負(fù)荷，至之產(chǎn)生預(yù)變性。如利用彈簧。調(diào)壓預(yù)緊是指利用液壓力對(duì)軸承部位施壓，以改變油壓力。如果在此基礎(chǔ)上再結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)，則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控預(yù)緊力大小。例如在進(jìn)行車(chē)床主軸軸承調(diào)整時(shí)，可按照先后再前的順序進(jìn)行軸承調(diào)整。在實(shí)際的預(yù)緊過(guò)程中可利用百分表控制軸向間隙。如果拋開(kāi)百分表則需要工作人員具有足夠的工作經(jīng)驗(yàn)。另外，還應(yīng)在調(diào)整前軸承時(shí)可向前推動(dòng)軸承內(nèi)圈，使內(nèi)圈腫大，并將軸承間隙控制在一定的范圍內(nèi)。此外，預(yù)緊力的大小可以借助公式圓螺母旋轉(zhuǎn)角度=徑向間隙減小量x15x360°÷圓螺母螺距來(lái)計(jì)算。總之，在進(jìn)行軸承預(yù)緊時(shí)不僅需要綜合考慮預(yù)緊力的大小，還應(yīng)當(dāng)選擇合適的預(yù)緊方式。這樣才能提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。

（3）使回轉(zhuǎn)精度不依賴(lài)于主軸。在實(shí)際的加工過(guò)程中，保證回轉(zhuǎn)精度不受到主軸影響，是一種提高零件加工精度最簡(jiǎn)單、直接的辦法。一般需要根據(jù)實(shí)際工件組成和工作原理進(jìn)行合理控制。例如，如果是在外圓磨床上磨削外圓柱面時(shí)，可以在上件上采用兩個(gè)固定頂尖支承，這樣豐軸的主要作用就是傳動(dòng)。工件的軸轉(zhuǎn)精度則取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差。顯然，提高頂尖和中心孔的精度是比較經(jīng)濟(jì)合理的。這樣做不僅能夠提高零件加工效率，還能直接避免工件頭架主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響。又如在在鏜床上機(jī)械加工箱體類(lèi)零件上的孔時(shí)，可采用前、后導(dǎo)向套的鏜模，刀桿與主軸浮動(dòng)連接，所以刀桿的回轉(zhuǎn)精度與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度也無(wú)關(guān)，僅由刀桿和導(dǎo)套的配合質(zhì)量決定。總之，使回轉(zhuǎn)精度不依賴(lài)于主軸對(duì)于提高零件加工精度具有十分重要的意義。

3 總結(jié)

綜上所述，在新時(shí)期機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)當(dāng)明確影響零件加工精度的因素包括哪些，然后再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)狀況和施工工藝水平。如針對(duì)主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)械加工企業(yè)可以采用設(shè)計(jì)高精度主軸部件、滾動(dòng)軸承預(yù)緊、使回轉(zhuǎn)精度不依賴(lài)于主軸三種措施來(lái)提高主軸回轉(zhuǎn)精度，從而保證零件加工的質(zhì)量，達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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