數控機床加工精度常用的基本知識

　　

加工精度主要用於（yú）生產產品程度，加工精度（dù）與加工誤（wù）差都是評價加工表麵（miàn）幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越（yuè）小，其精度越高（gāo）；加工誤差用數值表示（shì），數值越大，其誤差越大。加工精度高，就（jiù）是加工誤差小，反之（zhī）亦然。公差（chà）等級（jí）從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的（de）話該零件加工精度最（zuì）高的，IT18表示的（de）話（huà）該零件加工精度是最低的（de） ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精（jīng）度（dù）中等級別。

 

任何加工（gōng）方法所得到的（de）實際參數都（dōu）不會絕（jué）對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保（bǎo）證了加工精度。

 

機器的質（zhì）量（liàng）取決於零件（jiàn）的加工質量和機器的裝配質量，零（líng）件加工質量包含零件加工精度和表麵質量（liàng）兩大（dà）部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和（hé）位置）與理想幾何參數相（xiàng）符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工（gōng）精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整（zhěng）方法

 

1、減小機（jī）床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回（huí）轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥（qiè）動壓軸（zhóu）承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承（chéng）相配件的精度（dù）：

 

①提高箱體（tǐ）支撐孔、主（zhǔ）軸（zhóu）軸頸的加工精（jīng）度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測（cè）量及調（diào）節相應件的（de）徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾（gǔn）動軸承適當預緊（jǐn）

 

①可消除間隙；

 

②增（zēng）加（jiā）軸承（chéng）剛度；

 

③均化滾動體誤（wù）差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到（dào）工件（jiàn）上。

 

2、對工藝係統進行調（diào）整

 

（1）試切法調整

 

通過試切（qiē）—測量尺寸—調整刀具的吃（chī）刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺（chǐ）寸（cùn）。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機床、夾具（jù）、工件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此法（fǎ）生產率高，主（zhǔ）要用於大批大量生（shēng）產（chǎn）。

 

3、減小刀具（jù）磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就（jiù）必（bì）須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳（chuán）動鏈短，傳動（dòng）精（jīng）度高；

 

（2）采用降速傳動，是保（bǎo）證傳動精度的（de）重要原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比應越小（xiǎo）；

 

（3）末（mò）端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高（gāo）係統的剛度，特別是提高工藝（yì）係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設（shè）計

 

①盡量減（jiǎn）少連接麵的數目；

 

②防止（zhǐ）有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎（chǔ）件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零（líng）件間結合麵的質量；

 

②給（gěi）機床部件以預加載荷；

 

③提高工（gōng）件定位基準麵的精度（dù）和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理（lǐ）的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化（huà）

 

1）合理選擇（zé）刀具幾何參（cān）數和切（qiē）削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組（zǔ），盡量使（shǐ）調整中毛胚加工餘量均勻（yún）。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序（xù）；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小（xiǎo）工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸（zhóu）、軸承、傳（chuán）動齒輪等對稱（chēng）布置，可（kě）使箱壁溫升均勻（yún），箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的（de）裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離（lí）熱源（yuán）

 

1）采用較小（xiǎo）的切削（xuē）用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分（fèn）開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵（miàn）改（gǎi）善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施（shī）。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達（dá）到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤（wù）差

 

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃（rèn）輪廓或近似的傳動關係（xì）進行加工而產（chǎn）生的誤差（chà）。加工原理誤差多出現（xiàn）於螺紋、齒輪、複（fù）雜（zá）曲麵加工中（zhōng）。

 

例如，加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本（běn）蝸杆（gǎn）代替（tì）漸開線基本（běn）蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又（yòu）如車削模（mó）數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周（zhōu）節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一（yī）個無（wú）理數，但是（shì）車床的配換齒輪的齒數是有限的，選擇配換（huàn）齒輪（lún）時隻（zhī）能將π化（huà）為近似的分數（shù）值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件（jiàn）成形（xíng）運動（螺（luó）旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工（gōng），在理論誤差可以（yǐ）滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的（de）調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要指（zhǐ）：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導向（xiàng）元件、分度機構、夾具體等的製造誤差（chà）；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在（zài）使用過程中工作表麵的磨損（sǔn）。

 

4、機床誤差

 

機床誤（wù）差是指機床的製造誤（wù）差（chà）、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機（jī）床主（zhǔ）軸回轉誤差、機床傳動鏈的（de）傳動誤差（chà）。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌（guǐ）導向精（jīng）度——導軌副（fù）運動件實際運動方向與理想（xiǎng）運動方向的（de）符合程度。主要包（bāo）括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和（hé）垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵（miàn）內的平（píng）行度誤差或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時誤（wù）差（chà）敏（mǐn）感方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加（jiā）工誤差可以忽略；鏜（táng）削（xuē）加工時（shí）誤差敏感方（fāng）向隨（suí）刀具（jù）回轉（zhuǎn）而（ér）變（biàn）化；刨削加工時（shí）誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差

 

機床主軸回轉誤差（chà）是指實際回轉軸線對於理想回轉（zhuǎn）軸線的漂移。主要包（bāo）括主軸端麵圓跳動（dòng）、主軸（zhóu）徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對（duì）加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車（chē）、鏜端麵（miàn）時將產生端麵與圓柱麵軸線垂（chuí）直度（dù）誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加（jiā）工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對（duì）加工精度的影響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表現為其實際軸線在y軸坐標（biāo）方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑（jìng）向（xiàng）圓跳動幅值；而車床車出的（de）孔沒什麽影響；

 

②若主軸（zhóu）幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都（dōu）能得到一個半徑（jìng）為刀尖到平均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對（duì）加（jiā）工精度的（de）影響：

 

①幾何軸線相對（duì）於平（píng）均軸線在空間成一定錐角的圓（yuán）錐軌跡，從各截麵看相當（dāng）於幾何軸心繞平均軸（zhóu）心作偏心（xīn）運（yùn）動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵看（kàn）相當於實際（jì）軸線在一平麵內作簡諧直（zhí）線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同（tóng）；

 

③實際上主軸幾何軸線的（de）傾角擺動為上（shàng）述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差是指（zhǐ）傳動鏈中首末兩端傳動元件之（zhī）間的相對運動（dòng）誤（wù）差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝（yì）係統在切削力、夾緊力、重力（lì）和慣性力等作用下會產生變形，從而（ér）破壞了已調（diào）整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導（dǎo）致加工誤差的（de）產生，並影響加工過程的穩定性。主要（yào）考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削（xuē）力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變（biàn）形，對加工軸類零件來講，機床受力（lì）變形使加工工件呈兩端粗、中間細（xì）的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮（lǜ）工件變形（xíng），對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機（jī）床或工（gōng）件的（de）變形，加工後工件的形狀與（yǔ）加工的軸類零（líng）件相反。

 

（2）夾緊（jǐn）力對加工精（jīng）度的（de）影響

 

工件裝夾時（shí），由於工件剛度較低或夾（jiá）緊力著力點不當，使（shǐ）工件產（chǎn）生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤（wù）差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根（gēn）據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓（yuán）拉刀等）的尺寸精度直接影響工（gōng）件（jiàn）的尺寸（cùn）精度。

 

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形（xíng）狀精度將直接（jiē）影（yǐng）響工件的形狀精（jīng）度。

 

（3）展（zhǎn）成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀（zhuàng）誤差會（huì）影響加工表麵（miàn）的形狀（zhuàng）精（jīng）度（dù）。

 

（4）一般刀具（如車刀（dāo）、鏜刀、銑刀），其製造精度對加（jiā）工精度無（wú）直接影響，但刀具易磨（mó）損（sǔn）。

 

7、加工現場環（huán）境影響

 

加工現場往往有許多細小金屬（shǔ）屑，這些金屬（shǔ）屑如果存在與零件定位麵或定位（wèi）孔位置就會影響零件加工精度，對於高精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑（xiè）都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來（lái）但並無十（shí）分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過（guò）程中，由於內部熱源（切削熱、摩（mó）擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射（shè））產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工（gōng）精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占（zhàn）加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變（biàn）形對加工金的的影（yǐng）響包括工件均勻受熱和工（gōng）件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘（yú）應力

 

殘（cán）餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘（cán）餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的（de）殘（cán）餘應力。