1.主轴误差分解

机床主轴回转运动误差，即主轴实际回转线对其理想回转轴线的漂移，如图12-7所示。其误差形式可以分解为径向跳动、轴向窜动和角度摆动三种，如图12-8所示。

图12-7　回转轴线的漂移

1—纯轴向窜动；2—回转中心线；3—纯径向跳动；4—角度摆动；5—轴心漂移

图12-8　主轴误差三种形式

（a）径向跳动；（b）轴向窜动；（c）角度摆动

实际上，主轴回转误差的三种基本形式将同时存在。

2.产生主轴误差的原因

主轴径向误差主要来自主轴误差和轴承误差。主轴误差包括主轴径的圆度误差和同轴度误差。轴承误差主要指轴承孔的圆度误差。

当主轴采用滑动轴承支承时，主轴轴径和轴承孔双方的圆度误差将对主轴回转精度产生直接影响。对于工件回转类机床，在切削力F作用下主轴将出现径向偏移，将以不同的部位和轴承内孔某一部位相接触。此时主轴形状误差突出为影响回转精度的主要因素；而轴承内孔的圆度误差对主轴回转精度却没有任何影响。

图12-9（a）表示车床主轴不圆度影响回转精度的情况，图中δd为径向跳动量。

对于刀具回转类机床，切削力的方向随主轴回转而变化，主轴轴径以某一固定位置与轴承孔的不同位置相接触。这时，轴承孔的形状精度突出为影响回转精度的主要因素。图12-9（b）表示镗床轴承孔不圆度影响回转精度的情况。

另外，主轴可能会出现轴向窜动，主要由主轴承载轴肩与轴线的垂直度误差所引起。

3.主轴回转误差的影响

在分析主轴回转误差对加工精度的影响时，首先要注意到主轴回转误差在不同方向上的影响是不同的。分析主轴回转误差对加工精度的影响时，应着重分析误差敏感方向的影响。

各种原始误差的大小和方向各不相同。加工误差则是通过在工序尺寸方向上的度量所反映。因此，不同方向的原始误差对加工精度的影响互不相同。当原始误差与加工精度两者方向一致时，原始误差对加工精度的影响最大，两者一致的方向称为敏感方向，而敏感方向恰恰是切削平面的法线方向。在敏感方向上，原始误差将以1∶1的比例转变成加工误差。(www.daowen.com)

图12-9　机床主轴误差

（a）车床主轴不圆度对回转精度的影响；（b）镗床轴承孔不圆度对回转精度的影响

除敏感方向以外的其他方向上，原始误差的影响都将不同程度地减小。以卧式车床上车外圆为例（图12-10），当存在某种原始误差而使车刀在水平方向偏离正确位置ΔX时，在工件直径方向所产生的加工误差应为

当车刀在垂直方向偏离正确位置ΔY时，由图12-11中三角形得知：

展开后略去二阶微量ΔR2，则在工件直径方向产生的加工误差为

图12-10　引起的误差

图12-11　误差分析图

要知道，敏感方向随机床类型而异。据此，敏感方向可分为固定和变化两种类型。如车床上加工，因刀具固定，使得切削平面固定不变，此为敏感方向固定情况。而镗床上加工，因镗刀回转，切削平面旋转，故敏感方向为变化型，由此而对这类机床的主轴回转精度要求更高。表12-2列出了常用机床的敏感方向。

表12-2　常用机床敏感方向

实际上，各类机床主轴回转误差对加工精度影响的结果是：机床主轴径向跳动会使工件产生圆度误差。若镗孔时镗杆做水平简谐运动，则镗刀轨迹就是椭圆，如图12-12所示。

图12-12　镗杆水平振动时镗孔为椭圆

主轴轴向窜动会形成下列误差：加工端平面时，会造成被加工平面与圆柱面不垂直；加工螺纹的，会产生小周期螺距误差。

在镗床上镗孔时，镗杆角度摆动会镗削出椭圆柱面来。

4.提高主轴精度的措施

根据前面分析，首先要求主轴前轴承选用精度、刚度较高的轴承，并对滚动轴承进行预紧。当采用滑动轴承时，则采用静压轴承。其次是提高主轴箱体支撑孔、主轴轴颈等与轴承配合相关表面的加工精度。再者，为了使主轴回转误差不影响工件，还可采取一些相应措施，如采用死顶尖磨削外圆，只要保证定位中心孔的形状与位置精度，即可加工出高精度的外圆柱面。这样，主轴仅仅只提供旋转运动和转矩，而与主轴的回转精度无关。