Question

主轴旋转精度受哪些因素影响

Answer 1

主轴旋转精度直接受轴承精度和间隙的影响，同时也和与轴承相配合零件的精度及轴承的安装，调整等因素有关。
机床主轴用以安装工件或刀具，它的回转精度直接影响工件的形状精度、位置精度、表面粗糙度。因此加工出来的工件总会有一些误差出现。结合本人实际工作经验，对影响主轴精度的因素分析如下。
1 主轴回转精度
主轴回转精度是指机床主轴在回转时实际回转轴线相对于自身理想回转轴线的符合程度。二者之间呈现出的变动量就是主轴回转误差。变动量越小主轴回转精度越高，反之，主轴回转精度越低。主轴回转误差受轴向窜动、径向跳动、角度摆动三者的综合影响，较为复杂，目前多采用动态测试的手段进行测试和研究（如图1）。
2 影响因素分析
因主轴受自身轴颈、内锥孔、装拆夹头等加工制造精度的影响十分大，所以必须严格控制自身的尺寸和形状误差，让它的精度高于配合件的相对应精度。此外主轴回转精度还受下列因素的影响。
2.1 轴承误差
轴承误差主要是指主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度。
2.1.1 首先以使用单油楔动压滑动轴承带动的主轴为例进行详细分析
使用车床车削外圆时，车床主轴带动工件作高速旋转运动，车刀沿导轨作直线运动，此时作用在工件上的切削力保持着较稳定的方向，在这种方向固定的切削力作用下，主轴颈要以不同的部位与滑动轴承内径某一固定不变的部位进行接触。若主轴颈为椭圆形的，则主轴每旋转一圈，主轴回转轴线就产生两次径向跳动;若主轴颈表面存在波度，则主轴回转轴线就产生高频径向跳动。所以主轴颈的圆度误差和波度是主要影响因素，而滑动轴承内径的圆度误差是次要影响因素。
使用镗床镗孔时，镗刀要做高速旋转运动，所以主轴总是以自身轴颈某一固定不变的部位与轴承内表面的不同部位进行接触。由上述分析可知，轴承内表面的圆度误差和波度的影响十分大，而主轴颈圆度误差的影响因素十分小。
主轴采用滚动轴承与用滑动轴承产生的情况类似，只是要把外圈滚道等同于轴承孔，内圈滚道等同于轴径就可以了。
2.2 轴承间隙
在轴承间隙过大的情况下，若改变载荷或转速，误差必然随之迅速增大。轴承间隙不仅使主轴发生一定的静位移，还使主轴的轴线作十分复杂的周期运动。
应对措施：对滚动轴承进行适量的预紧就可以很好的消除间隙，由于轴承内外圈和滚动体弹性变形是互相影响的，这样做既增加轴承刚度，又均化误差，从而提高精度。
2.3 配合件
若轴承内外圈或轴瓦发生变形就会使轴颈、箱体支承孔产生圆度误差;若主轴轴肩、轴承端盖、垫圈等端面与主轴回转轴线不垂直，会使轴承装配时因受力不均造成滚道倾斜，进而产生径向、轴向误差。
2.4 刚度和热变形
刚度在不同位置上往往不相等，当外载荷的作用方向随主轴的高速转速旋转而迅速变化时，就会因产生的变形不一致而使主轴产生误差。所以必须使主轴薄弱环节的刚度得到有效提高。
受切削热和摩擦热的影响，主轴要发生轴向膨胀和径向位移。由于轴承径向热变形、前后轴承的热变形各不相同，会影响主轴精度。因此就要设法减少发热或进行强制冷却。
2.5 主轴转速
受主轴部件自身质量不平衡、机床各种随机振动的影响，当主轴转速提高时主轴回转轴线的位移迅速增大，所以主轴转速最好在最佳转速范围之内，还要尽量避开机床的共振区，从而提高加工精度。
3 结语
实际生产中要针对具体问题具体分析，找出主要影响因素，采取正确措施减小误差，提高效率。