【機床的幾何誤差】
加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的,因此,工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有:主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。
(1)主軸回轉(zhuǎn)誤差
機床主軸是裝夾工件或刀具的基準,并將運動和動力傳給工件或刀具,主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。
主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。它可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。
產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有:主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響。大小隨加工方式的不同而不同。
譬如,在采用滑動軸承結(jié)構(gòu)為主軸的車床上車削外圓時,切削力F的作用方向可認為大體上時不變的,在切削力F的作用下,主軸頸以不同的部位和軸承內(nèi)徑的某一固定部位相接觸,此時主軸頸的圓度誤差對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度影響較大,而軸承內(nèi)徑的圓度誤差對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響則不大;在鏜床上鏜孔時,由于切削力F的作用方向隨著主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn),在切削力F的作用下,主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸,因此,軸承內(nèi)表面的圓度誤差對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度影響較大,而主軸頸圓度誤差的影響則不大。
(2)采用滑動軸承時主軸的徑向圓跳動
產(chǎn)生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。
不同的加工方法,主軸回轉(zhuǎn)誤差所引起的的加工誤差也不同。在車床上加工外圓和內(nèi)孔時,主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差可以引起工件的圓度和圓柱度誤差,但對加工工件端面則 無直接影響。主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差對加工外圓和內(nèi)孔的影響不大,但對所加工端面的垂直度及平面度則有較大的影響。在車螺紋時,主軸向回轉(zhuǎn)誤差可使被加工螺紋的 導(dǎo)程產(chǎn)生周期性誤差。
適當提高主軸及箱體的制造精度,選用高精度的軸承,提高主軸部件的裝配精度,對高速主軸部件進行平衡,對滾動軸承進行預(yù)緊等,均可提高機床主軸的回轉(zhuǎn)精度。
(3)導(dǎo)軌誤差
導(dǎo)軌是機床上確定各機床部件相對位置關(guān)系的基準,也是機床運動的基準。車床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個方面:在水平面內(nèi)的直線度;在垂直面內(nèi)的直線度;前后導(dǎo)軌的平行度(扭曲)。
臥式車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差△1將直接反映在被加工工件表面的法線方向(加工誤差的敏感方向)上,對加工精度的影響最大。臥式車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差△2可引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但△2對加工精度的影響要比△1小得多。若因△2而使刀尖由a下降至b,不難推得工件半徑R的變化量。
當前后導(dǎo)軌存在平行度誤差(扭曲)時,刀架運動時會產(chǎn)生擺動,刀尖的運動軌跡是一條空間曲線,使工件產(chǎn)生形狀誤差。當前后導(dǎo)軌有了扭曲誤差△3之后,由幾何關(guān)系可求得△y≈(H/B)△3。一般車床的H/B≈2/3,車床前后導(dǎo)軌的平行度誤差對加工精度的影響很大。
(4)臥式車床導(dǎo)軌直線度誤差
除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外,導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量,也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。
(5)傳動鏈誤差
傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。
【刀具的幾何誤差】
刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時,刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度;而對一般刀具(如車刀等),其制造誤差對工件加工精度無直接影響。
任何刀具在切削過程中,都不可避免地要產(chǎn)生磨損,并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料,合理地選用刀具幾何參數(shù)和 切削用量,正確地刃磨刀具,正確地采用冷卻液等,均可有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時還可采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。
【夾具的幾何誤差】
夾具的作用時使工件相當于刀具和機床具有正確的位置,因此夾具的制造誤差對工件的加工精度(特別使位置精度)有很大影響。