工件表面成形三要素对机床误差的影响

摘 要：机械加工精度是机制工艺学极其重要的一部分,在教学和实习中发现,现有的教材只是在外延方面对机床误差进行了简单的罗列,立足点欠稳妥,使学生和学习者只知其然,而不知其所以然.从工件表面成形方面（几何方面）对机床误差进行了深入的理论分析,提供了通用机床的一种分析方法.

关 键 词 ：机床误差；原始误差；母线；导线；多油楔动压轴承；静压轴承

零件未加工前机床工艺系统本身所具有的误差称为机床的原始误差,包括机床误差、夹具误差和刀具误差.切削加工过程中,由于各种原始误差的影响,会使刀具和工件之间正确的几何关系遭到破坏,引起加工误差,而这种几何关系可以通过工件表面成形三要素来体现.因此,可以通过分析机床上的零部件与三要素的关系来避免和减少机床的原始误差.

一、工件表面成形三要素

零件表面可以看成是一条线沿着另一条线按一定规律移动或旋转而形成的,并且我们把这两条线叫着母线和导线,统称发生线,母线、导线和某种有规律的运动称为工件表面成形三要素,如图1所示.

机床是用车削的方法使工件表面加工成形,因此,必须保证车刀和工件之间做严格的相对运动.这种相对运动必须符合工件表面成形原理,即成形三要素的要求,否则,就会产生误差,也就是机床的原始误差.

二、工件表面成形三要素对机床误差的影响

工件表面成形三要素是由机床上的零部件来体现的,因此,分析机床误差的组成应从分析表面成形三要素是由机床上的哪些零部件（包括硬件和软件）来体现的入手,进而避免和减少机床的误差.下面以牛头刨床和普通车床为例,分析一下工件表面成形三要素对机床误差的影响.

1.牛头刨床主要刨削加工平面,如图2所示.

在平面的形成原理中,如图1d所示,是母线1沿导线2作水平运动形成的,在表面成形三要素中,母线1是牛头刨床的刀尖运动轨迹,由床身导轨体现,床身导轨的直线度误差是机床的误差,同时两条导轨的平行度误差也影响母线1的正确性,因此也是机床误差.导线2是由横梁的水平导轨和床身的垂直导轨来体现的,因此,横梁的水平导轨和床身的垂直导轨的直线度误差是机床误差.

2.普通车床主要加工圆柱面、螺纹和平面（端面）.如图1a所示,圆柱面是由母线1沿导线2作平行于过圆心且垂直于圆平面的直线O旋转形成的.母线1是车刀刀尖的运动轨迹,由床身导轨体现,因此,导轨误差是机床误差,包括水平面与垂直面内的直线度误差,以及两条导轨的平行度误差.导线2由主轴运动体现,主轴运动误差是机床误差,包括径向跳动、轴向窜动、角度摆动误差.直线O由主轴轴心线体现,当采用一夹一顶装夹时,直线O由卡盘中心和尾座中心连线体现,因此,主轴轴线与导轨的平行度误差是机床误差.

螺纹的形成如图3所示,是母线1（∧）沿导线2（空间螺旋线）的轴线成定角度的运动形成的.母线1（∧）由螺纹车刀体现,其误差属于刀具误差.导线2（空间螺旋线）是由丝杠和主轴所形成的传动链体现的,因此,传动链误差是机床误差.