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精密機床知識分享之機床的五大間隙
閱讀：1931 發布時間：2021-9-9在我接觸的數千家精密制造的廠家中，絕大多數的工程師對設備間隙沒有太多的概念，如何全面科學客觀的認識到設備間隙，這個問題是初級工程師邁向高級工程師必修的課題，處理好間隙問題你才有可能做好一臺精密的設備。對于一臺精密加工機床來講，我總結概括了以下5個方面的常見間隙的來源于客觀的看待方式，希望對你們有所幫助。
當然，在講之前我必須傳達我的2個觀點，一：個人認為一切能動的機械結構都必須存在間隙;二，不是所有的間隙都是對設備來說是負面的，有相當一部分機械結構必須預留或者說不得不預留合理的間隙或者公差!好了，按間隙的種類和發現的難易程度依次概括5大主要間隙。
大間隙：所有已連接螺栓、羅密、螺絲的間隙，這是是很多人非常容易意識到的，其實很多人認為只要螺絲擰緊了就沒有間隙了，但是稍微有點經驗的裝配師傅就知道螺栓不是越緊越好，他需要控制在一定范圍內，當然這個過程需要使用扭力扳手，但是我如果繼續要問，大理石平臺，鋁件平臺，鑄鐵，鑄鋼平臺使用不同的螺栓比如M5,M6等分別對應的扭力數據是多少?你是否清晰的在腦海里有概念嗎?針對這個問題，我查找了一份扭力扳手針對不同材質不同的規格的數據。
第二大間隙：聯軸器間隙在傳統絲桿傳動的結構中，好的聯軸器不單可以增加傳動剛性，縮短伺服電機啟動時間，還可以在一定程度上緩解絲桿的熱伸長變量，甚至在一定范圍內提升絲桿軸的同心度，聯軸器從結構來分常見的有：十字結構，墊片結構，磨片結構或者雙磨片結構等，不同結構帶來的效果是相差非常大的，如果大家感興趣，我以后做一個專門講解聯軸器的文章。當然我特別想強調一條：對于高負載，高扭力，絲桿或者電機端務必加上鍵槽，這樣不僅可以防止打滑，也增加便于電機受力!軸器的間隙除了螺栓之外，更重要的是在換向方面的表現，如果是磨片結構，比如聯軸器受損了，通過受損部位的變量與力學分析，可以找出這個軸的其他的很多問題!
第三大間隙：導軌與絲桿的間隙，傳動部件的間隙主要分軸向方向與徑向方向，所謂軸向方向就是順著導軌與絲桿運動方向，徑向方向就是垂直這個軸的運行方向!這個部分與設計結構和裝配工藝有很大的關聯性!導軌或者絲桿在軸向方向的間隙要做到0或者0以下是比較容易的，但是在軸向方向上實現0間隙是不可能實現的，因為一旦為零，導軌絲桿是滾不動的，但是軸向方向間隙也不是越小越好，通常來說一日本絲桿標準為例，C5級別以上的絲桿默認徑向間隙為0，當然你想裝配好這條絲桿你就必須把整個軸的同心度管控好，同心度理論狀態電機端和遠離電機端要為0，但是實際狀態下幾乎不可能，所以高精度絲桿基本上都是在憋屈中運行，只是憋屈力度的大小的問題，所以這個時候冷卻或潤滑就顯得特別重要，如果你是從事自動化方面的不太建議0間隙，因為你的裝配能力和加工水平有限，你可以定制成3微米或者5微米的徑向間隙絲桿，這樣反而更有利你的裝配和這個軸的壽命維持!
第四大間隙：軸承間隙，不管是高速軸承，還是低速軸承，不管是角接觸還是其他結構，也不管是單列還是雙列的還是多列的，也不管是DB結構還是DF結構，軸承與外框軸承座之間加工過程中一定會有間隙，有的可以達絲級別甚至更高，軸承的間隙是一把劍，合理的間隙可以抵消這個軸在運行過程中的熱漲伸縮，機床這冷機狀態和熱機平衡狀態是*不一樣的，我的建議是多次測量傳動部件到熱平衡狀態下的溫度，然后根據材料膨脹系數以及常溫狀態下公差范圍，讓機器在達到熱平衡狀態下剛好或者接近0間隙!這是理想，這個實際操作起來也不是很難，我已經協助過不少客戶成功實現過，當然這中間需要一些精密的儀器輔助。
第五大間隙：主軸與刀柄刀具的間隙也是分2個方向，徑向與軸向方向，這個部分打個比方，比如你是40碼的腳，但是您穿著一雙45碼的鞋子，然后讓你上下左右跳動或者跑步是一樣的道理，也不是鞋子越小越好，如果刀具夾的太緊力度太大，還是非常容易出現刀具磨損或者崩邊，除非主軸的穩定性非常非常好，不同的加工類型，不同結構、不同功能機床，肯定也是不一樣的，這個力度如何達到，我個人建議是在你使用主軸的轉速上，經過一段時間以后(通常超過15分鐘)，讓主軸達到相對熱平衡狀態下，找出刀具跳動數據最小時候力度為，以上在精加工，輕力度加工時候會比較有效。
好了，以上列舉的是比較重要也比較影響到加工效果和精度的5大方面間隙來源。間隙是高精度機床不確定度的最主要來源之一，也是很難從系統補償等方面去消除的幾何誤差，當然大家有其他的間隙誤差也可以留言補充