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车床精度对零件加工精度的影响

车床精度对加工精度的影响
车床性能的主要考核指标是加工精度和生产率。

这二者取决于机床的静态特性(如机床静态的几何精度和刚度)和机床的动态特性(即运动精度,包括主轴回转精度、刀架、溜板沿床身导轨的直线运动精度和运动的均匀性、稳定性)以及机床的抗振性能(加工过程的稳定性)。

主轴回转精度和刀具运动的直线性,决定着被加工零件的形状精度和尺寸分散度。

刀具低速运动的等速性和刀具与工件之间的相对振幅,决定着被加工零件表面的粗糙度。

零件的尺寸精度是在加工过程中对刀具进行调整而达到的,而零件的形状精度和位置精度主要取决于机床本身所具有的精度。

对具体的加工零件而言,其加工精度要求高,则机床的精度也应相应地高。

一、主轴的回转精度
主轴部件的回转精度直接影响工件的几何形状(圆度、端面平面度…)误差、尺寸误差和表面粗糙度。

实际上主轴部件的回转精度还应包含它的刚度和抗振性能。

这些性能的组合,方能保证车床主运动的回转精度。

1.1主轴精度:指主轴的各档支承轴颈、安装齿轮、卡盘表面的精度,通常是测量主轴前后支承轴颈及其它各有关回转轴颈、轴肩的径向圆跳动和端面圆跳动,根据机床精度的要求,将其控制在一定的数值范围之内。

对于主轴上安装轴承的前后支承轴颈的径向圆跳动,一般允许为加工零件公差的1/3左右。

1.2主轴轴承对主轴回转精度的影响:一般希望由于主轴前后轴承的径向圆跳动而引起的主轴前端的径向圆跳动不超过主轴的总的允许径向跳动量的1/3。

前轴承径向圆跳动量对主轴回转精度的影响很大,而后轴承径向圆跳动量的影响相对较小。

所以一般在选用主轴的滚动轴承时,常使前轴承的精度比后轴承的精度高一级。

1.3主轴部件的刚度:在动态时,由于切削力、传动力的作用将引起主轴部件变形。

这是由于主轴上各组成环节(如轴承等元件)的接触变形和主轴的弯曲变形而产生的,通常以主轴前端的变形量来度量。

二、床身导轨的精度
床身导轨面是测量车床的各项几何精度和反映加工精度的基准面。

这个基准面无论在空载或承受切削载荷时,都应保证溜板(刀具)运动的直线性(导向)精度,使刀具获得均匀而平稳的直线送进。

同时还应保证其它各项有关运动(如尾座移动;丝杠、光杠的进给传动等)及有关安装表面(如主轴箱、进给箱、齿条、托架等安装表面〕同溜板(溜板箱)运动保持相互位置的准确性。

由于床身导轨暴露在外面、防屑、防尘条件较差,长期使用后会产生磨损。

当磨损严重时,就不能保证溜板运动的直线性精度,从而造成溜板运动与主轴、丝杠、光杠等部件的相对位置不能保持平行,传动精度受到影响。

如果溜板运动精度不准确,必然影响工件的尺寸误差、形状误差和位置误差,以
及表面粗糙度。

2.1造成床身导轨面磨损的原因很多,归纳起来大致有以下几种:
a.溜板在床身导轨面上移动时,两表面之间产生相对滑动,由于细微的铁屑落入滑动表面之间,产生“磨料磨损”。

b.在承受较大的切削载荷时;导轨表面发生粘着之后又被剪断而造成“粘着磨损”。

c.采用带酸性或腐蚀性成分的润滑剂、切削液或工作环境腐蚀气氛的作用,引起“腐蚀磨损”。

d.导轨面被重物撞击,引起“局部损伤”。

2.2因为导轨表面的磨损受到影响,不能满足工作要求的几何精度项目有下列几个方面:
a.溜板移动在垂直平面内及水平面内的直线度精度。

b.溜板移动对主轴箱主轴轴线的平行度精度。

c.长丝杠(包括光杠)对床身导轨的平行度精度。

d.溜板(溜板箱)与进给箱、托架的相对位置发生变化,传动不稳定。

2.3在普通车床的加工精度方面,通常反映出来的加工零件误差大部分也是和床身导轨几何精度不良有关。

在一般使用条件下,床身的V形导轨比平导轨的磨损量要大,溜板的导轨前端比后端磨损严重,使溜板(包括溜板箱)倾斜下沉,造成溜板箱中的纵向进给小齿轮与齿条之间在垂直与水平面内分别倾斜。

这样,小齿轮与齿条不是在齿面全宽上啮合,从而加快了零件的磨损。

并由于接触刚度的降低而产生振动,影响了加工零件的表面粗糙度。

另外,由于溜板和溜板箱的倾斜下沉,还会引起丝杠,光杠、操纵杆的三个支承不同轴,以及三孔不在同一平面上,造成丝杠弯曲,转动憋劲(卡阻现象),丝杠与开合螺母啮合不良,溜板运动时产生爬行、晃动,以及移动溜板的力量加大,影响工件的表面粗糙度或使螺纹表面产生波纹等。

2.4导轨磨损后对工件加工误差的影响,可从三个方面进行分析:
a.导轨在水平面内的直线度超差:在导轨面全长上不均匀地磨损后,加工轴类零件时,直线度误差直接影响工件直径的误差。

b.V形导轨和平导轨的磨损量不相等使溜板移动时产生倾斜误差,造成偏离工件的误差。

c.导轨在垂直平面内的直线度超差:由于导轨在全长上的磨损不均匀而产生垂直平面内的直线度误差时,将使溜板运动出现升、沉,刀具的高度位置就发生变化,
有些车床,由于车床导轨面的角度不对称,承受的切削载荷不同,又因在导轨全长上不是均匀的使用,所以各导轨面的磨损也不相同,一般接近尾座一端的导轨磨损量较小。

因为各导轨间的磨损量是综合反映给工件的,所以导轨磨损后对工件会产生误差。

2.5从现场情况分析中可以看出:
a.各导轨面磨损后,在精加工长轴类零件时,以溜板移动在水平面内的直线度误差对加工精度的影响最大。

b.导轨表面的磨损量对圆柱工件精度的影响最大,使用单位可根据不同加工直径、长度和精度要求,规定该机床的极限磨损值。

c.可根据不同工件的工艺要求,结合机床的技术状况,判定机床的可用程度,并以此作为大修理的依据。

三、刀架导轨的精度
刀架移动的直线性以及在垂直平面内与主轴轴线的平行度,要影响加工圆锥体母线的直线度。

有时会使锥孔的母线不是直线,而是变成抛物线。

在实际工作中,往往采用调整刀架的回转角度位置,以改善零件圆锥面的接触情况来解决。

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