機床主軸是機床上的一個(gè)主要部件，由于機床主軸用于安裝刀具或工件，因此它是刀具或工件的相對位置基準和運動(dòng)基準。機床主軸回轉精度是機床的主要精度指標之一，直接影響著(zhù)被加工零件的加工精度及表面粗糙度。機床主軸的回轉誤差是一項綜合性的誤差，是主軸在回轉過(guò)程中實(shí)際回轉軸線(xiàn)相對于理論回轉軸線(xiàn)的漂移。機床主軸的回轉誤差可以分為3種基本形式：主軸的純徑向跳動(dòng)、主軸的純軸向竄動(dòng)和純角度擺動(dòng)。一般情況下，這3種基本形式的誤差是同時(shí)存在的，產(chǎn)生的加工誤差也是3種形式誤差影響的疊加。不同形式的主軸回轉誤差對加工精度的影響是不同的，同一形式的主軸回轉誤差對于不同加工方法的影響也是不同的。下面主要分析主軸純徑向跳動(dòng)對零件加工的影響。
1 主軸純徑向跳動(dòng)產(chǎn)生的原因
主軸純徑向跳動(dòng)是指主軸實(shí)際回轉軸線(xiàn)繞平均軸線(xiàn)作平行的公轉運動(dòng)。
引起主軸純徑向跳動(dòng)的主要原因是主軸軸頸和軸承的精度誤差。機床上使用的軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩類(lèi)，軸承的類(lèi)型不同，對純徑向跳動(dòng)的影響也是不同的。
1) 采用滑動(dòng)軸承對主軸純徑向跳動(dòng)的影響
采用滑動(dòng)軸承作支承時(shí)，主軸以其軸頸在軸承孔內旋轉。對于車(chē)床類(lèi)機床，在加工過(guò)程中，主軸的受力方向是一定的，主軸軸頸被切削力壓向軸承孔表面的固定地方。這時(shí)主軸軸頸的不同部位和軸承孔內的某一固定部位相接觸，所以軸頸的圓度誤差會(huì )使主軸回轉產(chǎn)生純徑向跳動(dòng)，而軸承孔的形狀誤差對主軸回轉精度的影響很小。對于鏜床類(lèi)機床，作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉而轉動(dòng)的，軸頸上的某一固定部位與軸承孔表面的不同部位相接觸，因此軸承孔的圓度誤差會(huì )引起鏜床主軸的純徑向跳動(dòng)，而鏜床主軸軸頸形狀誤差對主軸回轉精度的影響不大。
2) 采用滾動(dòng)軸承對主軸純徑向跳動(dòng)的影響
主軸采用滾動(dòng)軸承作支承時(shí)，引起主軸純徑向跳動(dòng)的因素除了軸承本身的精度外，還與軸承相配合件的精度有關(guān)。
a. 滾動(dòng)軸承精度的影響
滾動(dòng)軸承外圈和內圈的滾道形狀精度和位置精度對主軸純徑向跳動(dòng)的影響與滑動(dòng)軸承類(lèi)似。如圖2 所示。車(chē)削時(shí)，內圈滾道的精度影響較大；鏜削時(shí)，外圈滾道的精度影響較大。
(a)孔與滾道不同軸 (b) 滾道不圓
滾動(dòng)體的形狀誤差和尺寸的不一致會(huì )造成主軸的純徑向跳動(dòng)。當直徑較大的滾動(dòng)體位于左邊時(shí)，會(huì )使內圈右移，即主軸位置右移：相反，當直徑較大的滾動(dòng)體位于右邊時(shí)，會(huì )使內圈位置左移，即主軸位置左移。由于滾動(dòng)體保持架的轉速低于內圈的轉速，因此，它所引起的純徑向跳動(dòng)頻率較低。
滾動(dòng)軸承的間隙對主軸的純徑向跳動(dòng)也是有影響的。設軸承的承載區在右邊，這時(shí)內圈右移，當一個(gè)滾動(dòng)體位于水平位置時(shí)，內圈的右移量比滾動(dòng)體不在水平位置時(shí)的要小，使主軸產(chǎn)生純徑向跳動(dòng)，這種純徑向跳動(dòng)的頻率比內圈的轉速要高得多。
b. 與滾動(dòng)軸承相配合件的影響
軸承內圈是薄壁零件，受力后很容易變形，主軸軸頸的圓度誤差將導致內圈變形而引起主軸的純徑向跳動(dòng)。同理，軸承外圈也是薄壁零件，裝到箱體孔中后，箱體孔的圓度誤差也將引起外圈滾道產(chǎn)生變形，引起主軸的純徑向跳動(dòng)。
2 主軸純徑向跳動(dòng)的數學(xué)表達式
了便于研究主軸純徑向跳動(dòng)對零件加工精度的影響，假設在加工零件的過(guò)程中，機床主軸一方面以角速度w自轉，同時(shí)主軸瞬時(shí)回轉軸心又相對與平均軸心在兩個(gè)垂直方向(Y、Z坐標)上作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。建立慣性直角坐標系(OXYZ)，O點(diǎn)為主軸的理想軸心位置， 再建立與主軸相固聯(lián)的直角動(dòng)坐標系(O1WMN)，O1點(diǎn)為主軸的瞬時(shí)軸心位置。利用坐標平移和旋轉后可得到兩個(gè)坐標系的坐標變換關(guān)系 。
3 主軸純徑向跳動(dòng)對零件加工的影響
1) 對鏜削加工的影響
在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜刀隨鏜床主軸一起作旋轉運動(dòng)。當主軸作純徑向跳動(dòng)時(shí)，將使軸心線(xiàn)沿某一固定方向作簡(jiǎn)諧運動(dòng)。鏜出的孔形是由慣性坐標系中鏜刀刀尖的運動(dòng)軌跡所決定。設鏜刀刀尖在動(dòng)坐標系的位置為：M=R，N=0，其中R為所加工孔的半徑。
2) 對車(chē)削加工的影響
在車(chē)床上加工外圓或鏜孔時(shí)，工件隨車(chē)床主軸一起作旋轉運動(dòng)。因此工件被加工表面的幾何形狀是由刀具在動(dòng)坐標系中的相對軌跡決定的。設車(chē)刀刀尖在慣性坐標系中的坐標位置為Z=0，Y=-R。其中， R為加工半徑。
若取ρ1=R-Acosφ，ρ2=R-Acos(p+φ)，則D=ρ1+ρ2=2R， 說(shuō)明此心臟線(xiàn)是一等徑曲線(xiàn)，即工件的橫截面幾何形狀無(wú)直徑誤差。
當φ=0時(shí)，ρ=R-A，當φ=π時(shí)，ρ=R+A。所以O1不是加工后工件端面的實(shí)際輪廓的中心，工件的實(shí)際輪廊中心與O1的距離為A。
因此可以得出結論：在車(chē)床上進(jìn)行內外圓車(chē)削，主軸徑向跳動(dòng)主要影響加工件的同軸度誤差，對工件圓度誤差的影響可以忽略不計。
4 結論
通過(guò)對主軸純徑向跳動(dòng)的分析可以看出，主軸回轉誤差對零件加工精度的影響很大。因此在機械加工中，應采取有效措施減少主軸回轉誤差對零件加工精度的影響。采取的措施可以從兩個(gè)方面來(lái)考慮。首先要提高主軸的回轉精度。主軸軸承是影響主軸回轉精度的關(guān)鍵零件，對于精密機床可采用精密的滾動(dòng)軸承，也采用多油楔動(dòng)壓軸承和靜壓軸承。同時(shí)還要提高與軸承相配合零件的精度。其次要減少主軸回轉誤差對零件加工的影響。可以采用運動(dòng)和定位分離的主軸結構，使工件在加工過(guò)程中的回轉精度不受機床主軸回轉誤差的影響，使主軸回轉誤差不反映到工件上本文來(lái)源于：中國機床網(wǎng)(www.machine35.com)
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