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磨床精度對加工的影響
1.磨床精度的概念
磨削的加工精度要求很高,影響加工精度的因素很多,在各種因素中磨床精度是最重要的可知因素。這說明磨床精度是保證加工精度的最基本條件,因此,在加工中要分析磨床精度對加工精度的影響,以滿足加工精度要求。
磨床精度包括預(yù)調(diào)精度、幾何精度和工作精度三項。預(yù)調(diào)精度供機床制造、安裝、大修時使用;幾何精度以外圓磨床為例,它包括主軸的回轉(zhuǎn)精度、磨床直線運動精度和部件之間的位置定位精度等要求。磨床幾何精度是靜態(tài)精度,即是磨床主要零件的制造精度和部件的裝配精度要求。通常磨床有較高的幾何精度要求,不同類型的磨床對幾何精度也有不同的要求。靜態(tài)精度只能在一定程度上反映磨床的加工精度,因為磨床在實際工作狀態(tài)下,還有一系列因素會影響工件的加工精度,例如,磨削力、磨床零部件的彈性變形、磨床的熱變形和磨床的振動等。磨床在外力、溫度、振動等影響下所能達到的精度是動態(tài)精度,動態(tài)精度通常用試磨樣件所能達到的加工精度來評定,這種精度稱為磨床工作精度。磨床的工作精度在機床說明書中注明,以便操作者按加工要求合理選擇磨床,以滿足工件的加工精度要求。
2.磨床精度對工件加工精度的影響
(1)砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度 它是指砂輪主軸端的徑向圓跳動和軸向竄動。一般外圓磨床砂輪主軸的徑向圓跳動、軸向竄動公差為0.005 mm。砂輪主軸是帶動砂輪高速旋轉(zhuǎn)以完成磨削的主運動。砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響工件的表面粗糙度。例如,徑向圓跳動會使工件表面出現(xiàn)直波形痕跡;軸向竄動則會使工件表面出現(xiàn)螺旋形痕跡;兩者均超差,會使砂輪磨削不均勻,從而引起工件的圓度誤差和軸向圓跳動誤差。
(2)頭架主軸的回轉(zhuǎn)精度頭架主軸用來帶動工件作圓周進給成形運動,故在內(nèi)、外圓磨床上其回轉(zhuǎn)運動的誤差將直接反映在加工表面上。內(nèi)外圓磨床夾架主軸的徑向圓跳動會使加工表面產(chǎn)生圓度誤差(工件用卡盤裝夾)。頭架主轔的軸向竄動會使工件端面產(chǎn)生軸向圓跳動誤差。在螺紋磨床上,頭架主軸的徑隰圓跳動和軸向竄動會影響被磨螺紋的螺距誤差。
(3)工作臺直線運動精度工作臺的直線運動精度對加工精度有直接影響窩工作臺移動在垂直平面內(nèi)的直線度誤差,會在內(nèi)、外圓磨床上表現(xiàn)為工件中心8度的變化,從而引起工直徑的變化,進而影響工件表面素線的直線度,同時會產(chǎn)生圓柱度誤差。但由于工件的位移量是沿砂輪的切線方向(圖9-la),此引起的直徑變化不大,所以對加工精度的影響不明顯,但在平面磨床上磨平時,這項誤差會使工件在砂輪法線方向產(chǎn)生變動。如圖9-lc所示,工作臺運動在水平面內(nèi)的直線度誤差,對內(nèi)、外圓磨削而言的。如圖9-lb所示,其誤差方向與背吃刀方向一致,使8=h,會直接影響表面的幾何精度。若用砂輪端面磨削工件臺階面時,這項誤差也影響臺階平面的加工精度。
工作臺導(dǎo)軌扭曲,會使工作臺在移動空間內(nèi)發(fā)生傾斜偏擺。無論內(nèi)、外圓磨削或平面磨削,都會使工件產(chǎn)生在敏感方向上的位移。如圖9-2所示,當(dāng)工作臺偏擺一角度時,工件中心也偏擺一角度,使工件在敏感方向上產(chǎn)生位移,改變了砂輪的實際背吃刀量,并使工件表面產(chǎn)生了較大的圓柱度誤差。
導(dǎo)軌扭曲造成導(dǎo)軌的平行度誤差,影響工件臺的運動精度
外圓磨床導(dǎo)軌扭曲對加工的影響上所述,工作臺直線運動精度對加工精度的影響是發(fā)生在敏感方向上的。直線運動精度不但直接影響加工精度,還會影響砂輪的精確修整,從而影精度。特別是在精密磨削、超精密磨削中,精確修整砂輪具有很重大的意輪修整情況可以用圖形作分析。設(shè)Ox為砂輪的回轉(zhuǎn)軸線,整位置要求金剛石的移動軌跡必須與Ox軸線平行,即直線為AB。當(dāng)工作在水平面內(nèi)的誤差為△,垂直平面內(nèi)的誤差為△。時,金剛石的修整軌跡經(jīng)修整后的砂輪圓周表面素線是雙曲線。
砂輪圓周素線被修成雙曲線形果只有水平面內(nèi)直線度誤差,則修整后砂輪為圓錐形。如果只有垂直平面線度誤差,修整后的砂輪仍是雙曲線形。用雙曲線形或圓錐形的砂輪磨削都會直接影響加工精度和表面粗糙度。
(4)砂輪架橫向直線運動精度這種誤差是由于床身上的砂輪架導(dǎo)軌{平面內(nèi)的直線度誤差造成的。如果此誤差較大,則砂輪架前后移動時,砂輪:中心線方向?qū)a(chǎn)生偏斜。如圖94a所示,在離開砂輪工作位置很遠的位置自砂輪,有可能獲得的形狀是圓錐面,修整后的砂輪移動至磨削位置時,則會{輪單邊接觸工件表面,工件表面出現(xiàn)螺旋形磨削軌跡,。如圖94b所示。因_精度磨削時,砂輪的修整位置與磨削位置應(yīng)盡量接近,這樣就大大減小了砂輪導(dǎo)軌直線度誤差對工件加工精度的影響。
砂輪架導(dǎo)軌直線度誤差對加工的影響
a)修整砂輪位置b)磨削工件的砂輪位置
(5)頭架主軸軸線與砂輪架主軸軸線的等距度 在外圓磨床上,工中若與砂輪中心不等距,磨削圓錐面時將使工件 l雙曲線誤差是一種異面直線誤差產(chǎn)生形狀誤差。如圖9 -5.a所示,工件被磨成中凹雙曲線形。
(6)頭架主軸軸線與內(nèi)圓磨具支架孔軸線的等距度在內(nèi)圓磨削圓錐時,工件中心與砂輪中心的不等距也會產(chǎn)生雙曲線誤差。如圖9-5b所示,工件內(nèi)圓被磨成中凸雙曲線形。
(7)砂輪主軸軸線與工作臺移動方向的平行度誤差此誤差會影響磨削后工件端面的平面度。若砂輪主軸翹頭或低頭,都會使工件圖9-5 砂輪主軸與工件軸線不等距時對加工的影響
a)中凹雙曲線形b)中凸雙曲線端面被磨成凸面;在水平面內(nèi),砂輪沿順時針方向偏,端面被磨成凹面(圖9-6c);砂輪架沿逆時針方向偏,工件端面被磨成凸面。
(8)頭架與尾座中心連線的位置誤差頭架與尾座的中心連線對工作運動方向在垂直平面內(nèi)的平行度誤差,會使裝夾在兩上的工件傾斜一個角度,工件將被磨成細腰形;磨端面時則會磨成凸面,產(chǎn)生的形狀誤差越大。
(9)磨床的熱變形磨床在工作過程中,由于受內(nèi)、外熱源的影響,其零部件會產(chǎn)生熱變形。磨床產(chǎn)生熱變形的熱量來源:在磨床內(nèi)部有磨削熱、導(dǎo)軌、傳動軸、軸承等處的摩擦熱,液壓系統(tǒng)的熱量以及電動機產(chǎn)生的熱量;在磨床外部的熱源有空氣的對流、日光的輻射。由于磨床各部分受熱不均勻,磨床各部分的溫度就高低不一,造成各部分不同的熱變形。圖9-8所示為內(nèi)圓磨床的熱變形示意圖,主軸軸線和磨頭軸線由于軸承和電動機等處的發(fā)熱,而發(fā)生偏移:主軸中心升高,偏斜;磨頭中心升高,偏移。影響磨孔的精度。
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