机床主轴回转精度的讨论
机床主轴回转精度的讨论
本次解内容 机床主轴回转的概念 主轴回转误差对加工精度的影响 影响主轴回转精度的主要因素 提高主轴回转精度的主要措施
➢ 机床主轴回转的概念 ➢ 主轴回转误差对加工精度的影响 ➢ 影响主轴回转精度的主要因素 ➢ 提高主轴回转精度的主要措施
机床主轴回转误差的基本概念 机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件。 机床主轴的回转精度主要影响加工表面的几何形状精度、位置精度和 表面粗糙度。 主轴回转时，其回转轴线的空间位置应该固定不变，即回转轴线没有 任何运动。 但实际上，由于主轴的轴颈支承在轴承上，轴承又安装在主轴箱体孔 内，主轴上还有齿轮或其它传动件，轴承、轴颈、轴承座孔等的制造 误差和配合质量（如轴颈的不圆、轴承的缺陷、支承端面对轴颈中心 线的不垂直，主轴的挠曲等)、润滑条件、以及回转时的动力因素的 影响，主轴回转中心线的空间位置，在每一瞬时都是变动的。 主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。 想回转轴线虽客观存在，但无法确定其位置，因此以平均轴线来代 替 主轴回转轴线的运动误差可以分解为三种形式：径向圆跳动、端面圆 跳动、倾角摆动
机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件。 机床主轴的回转精度主要影响加工表面的几何形状精度、位置精度和 表面粗糙度。 主轴回转时，其回转轴线的空间位置应该固定不变，即回转轴线没有 任何运动。 但实际上，由于主轴的轴颈支承在轴承上，轴承又安装在主轴箱体孔 内，主轴上还有齿轮或其它传动件，轴承、轴颈、轴承座孔等的制造 误差和配合质量（如轴颈的不圆、轴承的缺陷、支承端面对轴颈中心 线的不垂直，主轴的挠曲等）、润滑条件、以及回转时的动力因素的 影响，主轴回转中心线的空间位置，在每一瞬时都是变动的。 主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。 理想回转轴线虽客观存在，但无法确定其位置，因此以平均轴线来代 替 主轴回转轴线的运动误差可以分解为三种形式：径向圆跳动、端面圆 跳动、倾角摆动
影响主轴回转精度的因素 1.轴承误差的影响 2.轴承间隙的影响 3.与轴承配合零件误差的影响 4.主轴转速的影响 5.主轴系统的径向热变形
1.轴承误差的影响 2.轴承间隙的影响 3.与轴承配合零件误差的影响 4.主轴转速的影响 5.主轴系统的径向热变形
影响主轴回转精度的因素 1.轴承误差的影响： 主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要是指主轴颈轴承内 孔的圆度和波度 。 车床一轴颈不圆引起车床主轴径向跳动。镗床一轴承孔不圆引起镗 床主轴径向跳动。 主轴采用滚动轴承时，轴承误差主要是指内外滚道圆度误 差、滚动体形状及尺寸误差。 主轴采用推力轴承时，轴承误差主要是指滚道端面平面 度误差及与回转轴线的垂直度误差 其他因素： 轴承孔、轴颈圆度误差 轴承孔同轴度误差
1.轴承误差的影响： 主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要是指主轴颈轴承内 孔的圆度和波度。 车床—轴颈不圆引起车床主轴径向跳动。镗床—轴承孔不圆引起镗 床主轴径向跳动。 主轴采用滚动轴承时，轴承误差主要是指内外滚道圆度误 差、滚动体形状及尺寸误差。 主轴采用推力轴承时，轴承误差主要是指滚道端面平面 度误差及与回转轴线的垂直度误差 其他因素： 轴承孔、轴颈圆度误差 轴承孔同轴度误差
影响主轴回转精度的因素 2.轴承间隙的影响： 如轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜承载 能力降低。当工作条件（如载荷、转速）变化时，油膜厚度 变化较大，主轴轴线漂移量增大。 3.与轴承配合零件误差的影响： 与轴承圈端面配合的零件如轴肩、轴承端盖等端面如有平面 度误差或与主轴回转轴线不垂直，会使轴承圈滚道倾斜，造 成主轴回转轴线的径向、轴向漂移。 4.主轴转速的影响： 由于主轴部件质量不平衡，机床各种随机振动以及回转轴线 的不稳定随主轴转速增加而增加，使主轴在某个转速范围内 回转精度较高，但超过这个范围，误差就较大
2.轴承间隙的影响： 如轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜承载 能力降低。当工作条件（如载荷、转速）变化时，油膜厚度 变化较大，主轴轴线漂移量增大。 3.与轴承配合零件误差的影响： 与轴承圈端面配合的零件如轴肩、轴承端盖等端面如有平面 度误差或与主轴回转轴线不垂直，会使轴承圈滚道倾斜，造 成主轴回转轴线的径向、轴向漂移。 4.主轴转速的影响： 由于主轴部件质量不平衡，机床各种随机振动以及回转轴线 的不稳定随主轴转速增加而增加，使主轴在某个转速范围内 回转精度较高，但超过这个范围，误差就较大
影响主轴回转精度的因素 5主轴系统的径向热变形： 机床工作时，主轴系统的温度将升高，使主轴轴向膨胀 和径向位移。由于轴承径向热变形不相等，前后轴承的 热变形也不相同，这些都会引起主轴回转轴线的位置变 化和漂移而影响主轴回转精度
5.主轴系统的径向热变形： 机床工作时，主轴系统的温度将升高，使主轴轴向膨胀 和径向位移。由于轴承径向热变形不相等，前后轴承的 热变形也不相同，这些都会引起主轴回转轴线的位置变 化和漂移而影响主轴回转精度
提高主抽回转精度的措施 1.设计和制造高精度的主轴部件 2.对滚动轴承预紧 3.使主轴的回转误差不反映到工件上
1.设计和制造高精度的主轴部件 2. 对滚动轴承预紧 3. 使主轴的回转误差不反映到工件上
提高主轴回转精度的措施 设计和制造高精度的主轴部件： 首先，提高轴承的回转精度，如选用高精度滚动轴承（多油 楔动压轴承、静压轴承) 其次，提高主轴轴颈、箱体支撑孔和轴承配合有关表面的加 工精度。 此外，装配时，先测出滚动轴承及主轴锥孔的径向圆跳动， 然后调节径向圆跳动的方位，使误差相互补偿或抵消。以减 少轴承误差对轴回转精度的影响
设计和制造高精度的主轴部件： 首先，提高轴承的回转精度，如选用高精度滚动轴承（多油 楔动压轴承、静压轴承） 其次，提高主轴轴颈、箱体支撑孔和轴承配合有关表面的加 工精度。 此外，装配时，先测出滚动轴承及主轴锥孔的径向圆跳动， 然后调节径向圆跳动的方位，使误差相互补偿或抵消。以减 少轴承误差对轴回转精度的影响
提高主轴回转精度的措施 对滚动轴承预紧： 对滚动轴承适当预紧以消除间隙，甚至产生微 量过盈，由于轴承内外圈和滚动体弹性变形的 相互制约，既增加了轴承的刚度，又对轴承内 外圈滚动和滚动体的误差其均化作用，因此， 可以提高主轴的回转精度
对滚动轴承预紧： 对滚动轴承适当预紧以消除间隙，甚至产生微 量过盈，由于轴承内外圈和滚动体弹性变形的 相互制约，既增加了轴承的刚度，又对轴承内 外圈滚动和滚动体的误差其均化作用，因此， 可以提高主轴的回转精度