精度和準確性在工程中非常重要，軸向跳動是加工時最常見的錯誤方式之一。
軸向跳動是切削刀具的旋轉軸偏離平面的量。
這會對成品的準確性產生很大影響，從而導致昂貴的返工、更多的浪費和更低的效率。
了解軸向跳動對於工程專業的學生和專業人士來說非常重要，他們希望確保加工工作良好並保持精確。
在這篇博文中，我將討論軸向跳動的原因和影響，討論如何測量它，並探討將其對機加工操作的影響降至最低的最佳方法。
因此，無論您是經驗豐富的工程師還是好奇的學生，都請係好安全帶，準備好了解軸向跳動的迷人世界。
軸向跳動簡介
正式定義：
刀具旋轉沿旋轉軸偏離平面的總量。
軸向跳動是一種跳動，描述了切削刀具的旋轉軸與平面的距離。
當旋轉軸與主軸的中心軸不相同時會發生這種情況，並且差值是沿旋轉軸測量的。
另一方面，當旋轉軸遠離主軸中心線軸線但保持平行時，會發生徑向跳動。
這兩種跳動都會導致振動、噪音和精度損失等問題。
徑向跳動與軸向跳動
沿中心線軸線的長度，徑向跳動量始終相同，但軸向跳動量會根據相對於底座的測量位置而變化。
表面在垂直平面中旋轉時的位置受其軸向跳動的影響。
另一方面，它的徑向跳動描述了它的圓度或偏離中心的程度。
通常，旋轉台和工作台都帶有徑向和軸向跳動。
軸向跳動測量
軸向跳動是不在同一平面上的兩個軸之間的角度。
在這種情況下，零件和參考軸之間的差異會隨著您遠離它們相交的位置而增大。
千分錶放在轉台或平台的主軸上以測量軸向跳動。
然後移動指示器使其接觸參考面，然後轉動工作台以找出它與參考面的距離。
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軸向跳動的原因和影響
一些可能導致軸向跳動的因素包括軸承磨損或未對準、主軸或工件彎曲、工具或夾具對準不嚴，以及機床在加熱時膨脹。
如果在加工過程中未考慮或未固定軸向跳動，則會導致零件精度降低、零件被拒收、成本上升以及生產率下降。
軸向跳動的影響
軸向跳動會使切屑負載不均勻或導致刀具顫振過多，從而影響加工操作。
這會導致尖端移動，從而改變表面的製作方式和粗糙度。
它還會導致表面地形發生變化。
例如，如果該值足夠大，則可以改變刀痕之間的距離，從而可以去除第 k 個齒留下的刀痕。
此外，軸向跳動在切削刀具處於垂直平面的位置發生變化，這會導致切屑負載不均勻、刀具壽命縮短和振動增加。
這反過來又會導致工件表面光潔度差，例如粗糙度、波紋和振痕。
沿 Z 軸加工時，軸向跳動也會改變切削深度並導致尺寸誤差，例如錐度。
在加工精密或高精度零件時，軸向跳動對錶面光潔度的影響非常明顯。
徑向跳動
另一方面，當旋轉軸遠離主軸中心線軸線但保持平行時，會發生徑向跳動。
這兩種跳動都會使工具或設備的精度降低，從而使其偏離理想軸。
徑向跳動使得零件更難在工作台上居中，這可能導致角度誤差太大而無法接受。
徑向和軸向跳動會導致切削工具磨損過快或不均勻，從而導致它們過早折斷並降低加工過程的安全性。
這樣的斷裂可能會使修復或使用剩餘的切削刃變得更加困難，這會增加消耗品的成本。
跳動對加工的精度和刀具的使用壽命有很大影響。
軸向跳動測量
有不同的方法來測量軸向跳動，它們的準確性和使用難度各不相同。
靜態測試方法
靜態測試是測量軸向跳動的常用方法，因為它比動態測試更容易且成本更低。
靜態測試在主軸或工件靜止時進行。
有不同的方法可以做到這一點，美國機械工程師協會在旋轉軸中對此進行了解釋。
帶有標準磁座的千分錶是測量聯軸器或軸跳動的一種簡單而常用的方法。
要進行此測試，將磁座放在聯軸器或軸附近的平面上，並將千分錶放在聯軸器或軸上以測量跳動。
如果跳動太大，說明聯軸器輪轂內徑磨損或軸彎曲。
在某些情況下，通過將千分錶放在聯軸器轂的外表面來檢查聯軸器的軸向跳動也是一個好主意。
動態測試方法
動態測試方法更難理解，但由於考慮了熱量、振動和離心力，因此它們給出的結果稍微準確一些。
在主軸或工件移動時進行動態測試。
它也可以以不同的方式完成，例如使用基於時間或基於頻率的方法。
在基於時間的方法中，轉速計用於測量主軸轉動的速度，加速度計用於測量導致機器抖動的跳動量。
基於頻率的方法使用頻率分析儀測量由跳動引起的振動頻率。
設備和校準
軸向跳動的測量精度取決於所使用的設備及其設置和校準方式。
無論使用何種方法，都需要正確設置和校準準確的測量值。
確保設備正確設置和校準非常重要，這樣它才能提供準確的讀數。
軸跳動
大多數時候，軸向軸跳動用於檢查止推軸承的狀況。
它是在軸的中間（在其旋轉軸上）測量的。
面跳動是不在中心的測量術語。
在這種情況下，平面度和垂直度成為測量的一部分，大多數應用程序並不關心。
徑向軸跳動是一種測量圓軸在轉動時繞其中心移動多少的方法。
驅動/軸對齊、軸承剛度、隨著軸承磨損而增加的跳動以及平衡都是導致這種情況的原因。
軸向跳動與徑向跳動的區別
兩種類型的跳動都是與預期旋轉軸的偏差，但每種類型的偏差方向和對工件的影響不同。
徑向跳動說明
徑向跳動是指旋轉軸與主軸中心線不在一條直線上但仍偏離中心線。
徑向跳動是沿機器軸線始終相同的測量值。
它顯示了轉台在水平面內轉動時如何移動。
它有時被稱為偏心率或橫向平移。
軸向跳動說明
當切削刀具的旋轉軸沿其旋轉軸遠離平面時，這稱為軸向跳動。
由於偏差，軸現在傾斜並且不再平行於主軸線。
有多少軸向跳動將取決於它在底座上的測量位置。
軸向跳動會導致許多問題，例如切屑負載不均勻、刀具顫振過多、刀尖漂移以及表面粗糙度和生成問題。
徑向和軸向跳動的影響
這兩種跳動都會使工具或設備的精度降低，從而使其偏離理想軸。
徑向跳動使零件更難在工作台上居中，從而導致角度誤差和圓度誤差形式的表面光潔度差。
軸向跳動在切削刀具處於垂直平面的位置發生變化，這會導致切屑負載不均勻、刀具壽命縮短和振動增加。
這反過來又會導致工件表面光潔度差，例如粗糙度、波紋和振痕。
沿 Z 軸加工時，軸向跳動也會改變切削深度並導致尺寸誤差，例如錐度。
測量軸向和徑向跳動
大多數時候，帶有標準磁性底座的千分錶用於測量聯軸器或軸的跳動。
只需將磁性底座放在靠近軸或聯軸器的平面上即可。
然後，將百分錶放在聯軸器或軸上，觀察百分錶如何移動。
如果跳動太大，說明聯軸器輪轂內徑磨損或軸彎曲。
在某些情況下，通過將千分錶放在聯軸器轂的外表面來檢查聯軸器的軸向跳動也是一個好主意。
軸向跳動可以通過多種方式測量。
千分錶、激光傳感器和坐標測量機是執行此操作的一些最常見方法。
簡單的測量通常使用千分錶進行，例如帶有磁性底座的千分錶。
試驗是將磁座放在平面上，將百分錶放在軸或聯軸器上，測量跳動量。
激光傳感器或坐標測量機可用於進行更準確和精確的測量。
這些設備讓您無需觸摸即可進行測量，並且它們可以同時沿多個軸測量跳動。
最小化和消除軸向跳動
要減少或消除軸向跳動，正確設置和維護機器非常重要。
以下是減少軸向跳動的一些最佳方法：
- 精密刀架：使用熱裝或壓裝刀架等精密刀架可為您提供準確和精確的刀具旋轉，這有助於減少跳動。
- 選擇跳動最小的機器和刀架：選擇跳動最小的機器和刀架是將系統總跳動保持在最低水平的關鍵。
- 均勻壓力：確保刀柄周圍的壓力相同，以減少跳動。
- 檢查和更換磨損的軸承：為減少軸向跳動，應定期檢查和更換磨損或損壞的軸承。
- 監測和控制切削力：例如，使用正確的切削參數可以幫助控制切削力並減少軸向跳動。
行業標準和規範
有軸向跳動的行業標準和規範，用於確保零件滿足特定的準確度和精度要求。
國際標準化組織 (ISO) 和美國國家標準協會 (ANSI) 等組織製定了這些規則和要求。
圓跳動是最常用的軸向跳動行業標準之一。
圓跳動是一種幾何公差，用於測量表面在水平面內轉動時向上或向下移動的量。
在圓形跳動中，基準軸用作公差帶的參考點。
這會在基準軸周圍形成一個 2D 公差帶。
為了滿足標註，真實表面上的所有點都必須在此公差帶內。
通過組合零件兩端的兩個短軸，圓跳動也可用於檢查其他中心零件特徵。
商業世界中還有其他關於軸向跳動的規則，例如：
- ISO 1101：該標準描述了工件幾何公差的一般要求，包括使用公差帶來控制形狀、方向和位置。
該標準 ANSI Y14.5 規定瞭如何在工程圖紙上使用幾何尺寸和公差 (GD&T)。
該標準 ASME B89.3.4 說明瞭如何使用千分錶或電子位移探頭測量軸向跳動。
這些行業標準和規範為工程師、製造商和負責質量控制的人員提供了一種相互交談並確保零件滿足特定要求的方式。
通過遵循這些標準和指南，製造商可以確保他們的零件準確無誤並滿足客戶的需求。
結論
總之，軸向跳動對於工程師和機械師來說是一個重要的考慮因素，如果他們想要他們的工作是精確的。
它始終是對機加工操作的準確性和效率的威脅，但使用正確的工具、技術和知識，它是可以解決的。
通過了解軸向跳動的原因和影響並使用最佳實踐來減少其影響，工程專業人員可以實現高精度、提高生產率並減少浪費。
但軸向跳動也提醒人們需要在製作事物的複雜性和對完美的渴望之間保持微妙的平衡。
當我們不斷提出新想法並突破可能的極限時，我們需要在挑戰面前保持謙虛，並始終嘗試更多地了解我們周圍的世界並變得更好。
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