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机床的几何误差对加工精度的影响分析与研究
作者：李祝庆
来源：《职业·下旬》2012年第04期
大量的生产实践和实验研究表明：影响机加工工件加工精度的因素很多。为了说明问题的需要，我们一般将影响机加工精度的因素分为加工前的误差和加工后以及加工过程中的误差。此项分析与研究的目的就是要将这些误差对零件加工精度的影响控制在一定范围内或降至最小，以保证工件的加工精度要求。下面就机床的几何误差对零件加工精度的影响及其消除作简单分析。
一、主轴回转误差
机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量，分为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。
产生主轴径向回转误差的主要原因如下：主轴几段轴颈的同轴度误差，轴承本身的各种误差，轴承之间的同轴度误差以及主轴挠度等。这些因素对主轴径向回转精度的影响因加工方式的不同而不同。
譬如，在采用滑动轴承结构为主轴的车床上车削外圆时，切削力F的作用方向可认为大体上是不变的，见图1。
在切削力F的作用下，主轴颈以不同的部位和轴承内径的某一固定部位相接触。此时主轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大，而轴承内径的圆度误差对主轴径向回转精度的影响则不大。在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随着主轴的回转而回转，在切削力F的作用下，主轴总是以其轴颈某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触。因此，轴承内表面的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大，而主轴颈圆度误差的影响则不大。图1中的δd表示径向跳动量。
产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。不同的加工方法，主轴回转误差所引起的加工误差也不同。主轴回转误差产生的加工误差有：径向跳动，影响工件圆度；轴向窜动，影响轴向尺寸，加工螺纹时影响螺距值；角度摆动，影响圆柱度。
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提高主轴回转精度的主要措施是消除轴承的间隙。适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。 二、导轨误差
导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面：在水平面内的直线度，在垂直面内的直线度，前后导轨的平行度（扭曲）。
1.导轨在水平面内的直线度误差
卧式车床导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向（加工误差的敏感方向）上，对加工精度的影响最大。 2.导轨在垂直平面内的直线度误差
卧式车床导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响很少，一般可忽略不计。 3.前后导轨平行度误差（扭曲）
前后导轨存在平行度误差（扭曲）时，刀架运动时会产生摆动，刀尖的运动轨迹是一条空间曲线，使工件产生形状误差。 4.导轨与主轴回转轴线的平行度误差
若车床与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差，车出的内外圆柱面就会产生锥度；若车床与主轴回转轴线在垂直面内有平行度误差，则圆柱面会成双曲回转体。因是非误差敏感方向，故可忽略。
除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。此外，导轨磨损也是机床精度下降的主要原因之一。