车床精度及其调整分析

石长利　高风霞

【摘 要】主要对车床精度及其调整进行分析。

【关键词】车床精度；调整分析

在车床上加工工件时，影响加工质量的因素很多，其中车床精度是一个重要方面。工件加工后产生的某些缺陷，加椭圆、精度、波纹、端面凸凹、螺距误差等，都可能是由车床的精度不高造成的。不同类别的车床加工不同类型的工件所能达到的车削精度各不相同，因此，掌握车床的精度及其适用范围，正确调整并保持车床的精度是加工出合格零件的前提。

1.影响车床工作精度的主要因素

1.1车床变形

影响车床变形的因素主要有两个，一个是车床刚度，另一个是热变形。

车床刚度指的是当外力作用于车床时，车床所能在不变形情况下所能承受的最大力。由于车床的工作环境比较复杂，各种机械之间的碰撞是在所难免的，如果车床刚度比较低，那么车床外部和内部的构件就容易在外力下发生错位甚至脱落，导致车床不能正常工作。

热变形指的是在热源对车床造成的影响。这里的热源分为两种，一种是阳光和环境温度的影响，称为外部热源；另一种是车床内部的电动机、轴承摩擦等器件发出的热量，叫做内部热源。两种热源往往是同时作用于车床的，造成不同零件之间存在温差。由于每个部分的材料热膨胀系数不同，从而造成了一些零件之间的相对位移，也会对车床的精度造成影响。根据数据统计，车床一半以上的误差都是由于在长期工作中由于热变形而造成的，这个问题在精密机床和自动化程度高的车床上尤其突出，所以热变形的问题绝对不容忽视。

1.2车床振动

车床在工作的过程中伴有振动的现象。这种振动可以影响到内部构件之间的啮合程度，甚至会缩短刀具的寿命，从而影响到加工精度。

1.3数控系统性能

主要指的是数控系统的计算误差、检测装置的检测精度和伺服系统的工作稳定性等对机床的初始精度的影响。

2.车床精度的检测

车床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度和工作精度等。几何精度中包括车床床身导轨的精度、主轴的回转精度等15项。传动精度如车床车螺纹的传动链，必须保证主轴每转一转时，刀架能准确地移动被加工螺纹的一个导程。定仿精度是指机床运动部件从某一位置运动到预期位置时，所达到的实际位置精度，如转塔车床刀架回转时的定位精度。工作精度是指机床在运动状态和切削力作用下的精度，即机床亦加工状态下的精度。工作精度是通过加工出来试件的精度评定的，俭验的项目又有三项。

2.1精车外因的圆度和圆柱度

取扬切钢或铸铁试件，其取样大于或等于床身上最大回转直径的1/8，用卡盘夹持，在机床达到稳定温度的条件下，用单刃刀车削三段直径、用阎度仪或千分尺检验圆度和圆什应。最大加工直径<800mm的普通车床，圆度允斧为0.01mm，圆柱度允差为0.04mm；最大加工直径<500mm、最大工件长度的精密车床，圆度允差为0.007mm，圆柱度允差为0.02mm。

2.2精度端面的平面度

取易切钢或铸铁试件，其直径大于或等于床身上最大回转直径的1/2，用卡盘夹持，在机床达到稳定温度的条件下，精车垂直于主轴的平面，塌平尺和量块或指承器检验。普通车床上300mm直径的平面度允差为0.025mm；精密车床为0.015mm。

2.3精车螺纹的螺距累积误差

取直径尽可能接近丝杆直径的易切钢或铸铁试件，精车和螺距相等的三角形螺纹，螺纹部分长度L=300mm。要求螺纹洁净，无缺陷和振纹。用专用检验工具检验螺距累积误差对于普通车床，在300mm测量长度上（工件最大长度<2000mm）允差力0.04mm；任意60mm测量长度上允差为0.015mm。精密车床在300mm测量长度上允差为0.03mm；任意60mm测量长度上允差为0.01mm。

3.提高车床精度的措施

3.1修复车床导轨精度

现在数控导轨大部分由钢或铸铁制成，在长时间的工作过程中，由于导轨和零件的两个接触面之间存在不同程度的摩擦，因而会产生表面磨损，严重时就会对加工精度造成影响。如果车床导轨的损伤不是非常严重的，通常采用金属修复材料进行修复，在数个小时内就可以将导轨划伤不玩修复完好，节省了成本和时间。有时也需要对加工面进行人工刮研来保证精度。

3.2调整主轴精度

车床工作时，由主轴固定着工件或刀具进行工作，所以主轴对加工质量的影响使非常重要的。在长时间的工作后，主轴的稳定性和回转精度难免由于震动和摩擦出现误差，所以定期修复主轴的精度十分必要的。对于精度偏差比较严重的主轴要进行拆卸，然后全面的检查以制定修理方案。但通常情况是对主轴轴承进行更换、重新设定轴承的间隙和紧固相关螺丝。调整后应进行相关的试验，以确保调整后的主轴精度负荷要求。例如，利用千分表和标准检验棒，检查主轴锥孔中心线和回转中心是否相互重叠。如果偏差较大，则必须用专用的磨头，重新调整主轴锥孔，使其中学线和主轴的回转中心的位置符合要求。

3.3 降低车床的本身误差

随着车床产生和发展，其自身的误差就一直存在。主要来自车床的工艺缺陷、车床构件之间的传动误差等。为了降低车床各零部件在制造和安装过程中出现的误差，各国投入了大量的精力来改进制造工艺和研究新的材料来提高车床自身的精度。研究人员对数控机床的主轴系统、导轨、床身、工作台等机械部件进行静、动刚度、抗振性分析及拓扑优化等研究， 以提高整台机床的精度性能。

3.4 改善车床热误差

热变形误差的产生是发热部件通过构件间的接触面或自身向周围辐射传递热量，从而导致器件变形产生误差。对热变形误差的方法主要通过采用新材料来减少热源、控制热传递路径、采用新的设计结构、控制热源和发热量、加强工作中对环境温度的控制、提高接触面的润滑以及设置辅助设备降低重要热源的温度等一系列措施。

3.5 采用误差补偿技术

利用高精度检测设备对车床的精度进行测量，然后寻找到误差来源，自动分析车床的精度状态，然后将数据反馈到数控系统中系统进行必要的分析后选择合适的手段对车床参数进行调整，以达到最佳的效果。

3.6 推进数控技术的升级改造

当前数控机床正向着智能化、网络化、高速化、高精度等方向发展，传统的技术已经逐渐被取代。例如传统车床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中，在工作过程中容易出现问题。为了保障传动的精度要求，现在车床采用的齿轮精度都很高，在结构上可以达到无间隙传动。随着企业现代化进程的加剧，对“高、精、尖”设备的要求也在提高，一些厂家已经逐渐引进新的数控设备或对原有的机床进行改造，如将普通精度的磨床部件进行改装和调整可以进行超精度磨削加工。

数控机床的精度是综合性能的反映，有时尽管用户在购买时车床的精度误差比较小，但是随着投入的时间越长，设备磨损的程度越厉害，导致精度也会发生很大的变化，此时更换设备的话价格又往往十分昂贵。因此，我们平时在使用车床时一定要注意对其保养，采用有效的方法来消除对车床精度不利的因素，使车床保持在最好的精度状态，保证零件的加工质量。

【参考文献】

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[2]于云成.数控机床精度调整测试的分析与研究[J].机电信息，2013（06）.