机床导轨误差对加工精度的影响

机床导轨误差对加工精度的影响

摘要从金属切削成形原理角度出发，结合直线度、直线与直线平行度的定义，分析机床导轨几何误差对零件加工精度的影响，与传统教材有所区别，并认为本文的讲授方法更合理、更清楚。并且认为在讲授机床导轨误差对加工精度的影响时，以讲授导轨与主轴轴线平行度误差对加工精度的影响为主，以讲授导轨直线度误差对加工精度的影响为辅，更有利于学生学习和理解。

关键词导轨误差；加工精度；平行度；直线度

中图分类号：g642 文献标识码：b 文章编号：

1671-489x(2012)27-0036-03

influence of machining precision by error of machine tool guide//wang huilin, zhang pingkuan

abstract joining the definition of straightness and parallelism, the paper starts from the forming principle of metal cutting, concluding the affect of machining precision by the geometric error of the machine tool guide. it is different from the tradition explaining method. this method is considered more reasonable and more clearly. at the same time, it is suggested that the influence of the machining precision by the error of parallelism between the guide and spindle axis is instructed, the influence of the machining

precision by the error of the guide straightness is not instructed. the teaching method is considered more advantageous for the students study.

key words error of the guide; machining precision; parallelism; straightness

author’s address mechanical engineering institute, taiyuan university of science and technology, taiyuan, china 030024

1 引言

在研究影响机械零件加工精度的因素时，有一项影响因素必须考虑，那就是机床的原始误差，而机床的原始误差有多项，这里仅讨论机床导轨误差对零件加工精度的影响。在目前已出版的相关教材中，关于此问题的讲授均是首先以普通卧式车床上加工外圆柱为例，考查导轨误差对所加工零件产生的影响。这本身并没有问题，但有些教材在分析时考查的是导轨在水平面内或在垂直面内导轨

直线度对零件加工精度的影响，这种分析不但不符合成形原理，而且有部分教材所用参考图也不符合直线度的定义，等等。关键是作为教材，这些问题会给学生或其他初学者造成难以理解的学习困难，甚至产生误解。本文对此展开讨论，目的是对该问题有一个较好的解释。

2 圆柱体的成形原理

在普通卧式车床上加工圆柱体，其成形原理是：工件旋转，在刀具切削作用下形成圆即母线；刀具沿垂直于该圆平面的直线即导线运动，形成圆柱体。对应于卧式车床，就是工件安装在车床主轴上，由主轴带着作旋转运动，其回转轴线是主轴回转轴线，刀具所切圆面垂直于该轴线，且圆心在该轴线上。那么刀具移动的直线就平行于主轴轴线，而刀具的移动是依靠导轨导向的，故应该要求导轨与主轴轴线平行，才能加工出合格的圆柱体。这里假设主轴轴线无回转误差，仅研究导轨误差对加工精度的影响，那么就只应该研究导轨与主轴轴线产生平行度误差时对加工精度的影响，与导轨的直线度误差无直接关系。

事实上，直线度和平行度是两个完全不同的概念。直线度是直线自身误差，平行度是线与线、线与面、面与面之间的相对关系误差。假设两条线可以都很直，则认为各自都无直线度误差，但可能二者有较大的平行度误差，但就在卧式车床上加工外圆柱这个问题，对车床导轨与主轴的平行度误差与车床导轨本身的直线度误差来讲，二者有些许统一，即该两种误差均被分解为水平、垂直两个方向，由图1可以看到，二者有些许相似，又有时统一。正是由于这些许相似与统一，给讲解带来不少麻烦，以至于一些教材出现偏差，即以导轨的直线度误差代替平行度误差。

3 导轨误差对加工精度的影响

在普通卧式车床上加工外圆时，刀具的直线运动方向取决于导

轨方向，导轨的误差会1:1地影响到刀具运动的轨迹，故下面所讲的导轨的误差方向、大小即是刀具轨迹的误差方向、大小。

导轨与主轴轴线的误差此处仍把它分解为水平方向和垂直方向，如图1所示为水平方向的误差。图1中平行度误差为y，曲线表示的是直线的实际情况，其直线度误差为p。

1）导轨有直线度误差，同时与主轴轴线有平行度误差，即y＞p，p≥0。在机床装配时，需要调整导轨直线与主轴轴线之间的平行度，此值为y，但由于制造和测量技术等原因，由图1可以看到，要保证导轨与主轴轴线的平行度，必须首先保证导轨有更高的直线度，也就是说，导轨的直线度误差包含在导轨对主轴轴线的平行度误差之内，即y＞p，p≥0。因此可见，这里应该分析导轨与主轴轴线之间的平行度误差对加工精度的影响，才是导轨误差对加工精度的真正影响。

假设导轨误差如图1所示，此时加工一圆柱体，且被加工零件的轴向长度正好与图1所示导轨误差位置长度一致，那么刀具从导轨的一端移到另一端时，刀尖在零件半径方向上移动的最大距离y，造成零件的径向尺寸误差是：δd=2y。

就具体加工出的零件形状而言又分为两种情况。

①假设导轨无直线度误差，即y＞p，p=0，那么，该圆柱体一端大、一端小，母线是直线，其外形成为圆锥体，其形状误差即圆柱度误差t为：t=y。此时加工误差只与导轨的平行度误差相关，与