​數控機床加工精度常用（yòng）的基本知識

　　

加工精度主要用（yòng）於生產產品程度，加工精度與加工（gōng）誤差都是評價（jià）加工表麵幾何參數的術語。加工精度（dù）用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高（gāo）；加（jiā）工誤差用數值表示，數值（zhí）越大，其誤差越大。加工精度（dù）高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最（zuì）高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的（de） ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級（jí）別。

 

任何加工方法所（suǒ）得到的實（shí）際參數（shù）都不會絕對準確，從零（líng）件的（de）功能看，隻要加工誤差在（zài）零件圖要求的（de）公差範圍內，就認（rèn）為保證了（le）加工精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量包（bāo）含零件加工（gōng）精度和表（biǎo）麵質量兩大部分。

 

機械加工精度是指（zhǐ）零件加工後（hòu）的（de）實際幾（jǐ）何參數（尺（chǐ）寸、形狀和（hé）位（wèi）置）與理想幾（jǐ）何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤（wù）差的大小反映了加工精度的高低。誤差越（yuè）大加工精（jīng）度越低，誤差越小加工（gōng）精度越高。

 

一、加工精度的調（diào）整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度（dù）

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承（chéng）；

 

②采用高精度的（de）多（duō）油鍥動壓軸（zhóu）承；

 

③采用高（gāo）精（jīng）度（dù）的靜壓軸承。

 

2）應提高（gāo）與軸承相配件（jiàn）的精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精（jīng）度；

 

②提高與軸承相配合（hé）表麵的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向（xiàng）跳動（dòng）範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使（shǐ）主軸回轉精度不反映到工（gōng）件上。

 

2、對工藝（yì）係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再（zài）試切，如（rú）此（cǐ）反複直至達到所（suǒ）需尺寸。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、工件和（hé）刀具的（de）相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具（jù）磨損

 

在刀具尺寸（cùn）磨損達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精（jīng）度高；

 

（2）采用降（jiàng）速傳動，是保證傳動精度（dù）的重要原則，且越接近末端的傳動（dòng）副，其（qí）傳動比應越小；

 

（3）末端件精（jīng）度應高於其他傳動件。

 

5、減（jiǎn）小工藝（yì）係統的受力變形

 

（1）提高（gāo）係統的剛度，特別（bié）是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減（jiǎn）少連接麵的數目；

 

②防止有局部低（dī）剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐（chēng）件的結（jié）構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機（jī）床部件（jiàn）中零件間結（jié）合麵的質量；

 

②給機床（chuáng）部件以預加載荷；

 

③提高工件定位（wèi）基準麵（miàn）的精度和（hé）減小它的表麵（miàn）粗糙（cāo）度（dù）值。

 

3）采用（yòng）合理的裝夾和定位（wèi）方式

 

（2）減小載荷及（jí）其（qí）變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數（shù）和切削用量，以減小切（qiē）削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整（zhěng）中毛胚加（jiā）工餘量均勻（yún）。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加（jiā）消（xiāo）除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合（hé）理的機床部件結構及裝（zhuāng）配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承（chéng）、傳動（dòng）齒輪等對稱布置，可使箱壁溫（wēn）升均勻，箱體變形（xíng）減小；

 

2）合（hé）理選（xuǎn）擇（zé）機床零部件的（de）裝配基準。

 

（2）減少熱（rè）源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零（líng）件精度要求高時（shí），將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機（jī）床分離出去，減少（shǎo）機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲（sī）杆螺母副、高速運動的導（dǎo）軌副等不能分離的（de）熱（rè）源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風（fēng）冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫（wēn）度場

 

（2）加速達（dá）到傳熱平衡

 

（3）控（kòng）製環境溫度

 

二、加（jiā）工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近似的（de）刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤（wù）差。加工原理誤差多出（chū）現於（yú）螺紋、齒輪（lún）、複雜曲（qǔ）麵（miàn）加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為（wéi）使滾刀製造方（fāng）便，采用（yòng）了阿基（jī）米德基本（běn）蝸（wō）杆或（huò）法向直廓（kuò）基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開（kāi）線齒形產生了誤（wù）差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等（děng）於蝸輪的周節（即（jí） mπ），其中（zhōng） m是模數，而π是一個無理數，但是（shì）車床的配換齒輪的齒數是（shì）有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計（jì）算，這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋（xuán）運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤差

 

機床的（de）調整誤差是指由於（yú）調整不準確（què）而產生的誤差。

 

3、夾具（jù）的製造誤差和磨（mó）損

 

夾具的誤差主（zhǔ）要指：

 

（1）定（dìng）位元件、刀（dāo）具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後（hòu），以上各種元件（jiàn）工作麵間（jiān）的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製造（zào）誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機床（chuáng）主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件（jiàn）實（shí）際運動方向與理想運動方向的符（fú）合程度。主要（yào）包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩（liǎng）導軌的平行度（dù）（扭曲）；

 

③ 導軌對主（zhǔ）軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平（píng）行度誤差或（huò）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（xiàng）對位移。車削加工時誤差敏感方向為水（shuǐ）平（píng）方向，垂（chuí）直方向引起的導（dǎo）向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜（táng）削加（jiā）工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在（zài）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）機床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產（chǎn）生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤（wù）差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對（duì）加工精度的（de）影響（xiǎng）：

 

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

 

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

 

3）主（zhǔ）軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動對加工精度的影響：

 

①幾何（hé）軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心作（zuò）偏心運動，而從軸向看各處（chù）偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺動（dòng），從各截麵看相當於實際軸線在一平麵內作（zuò）簡諧直線運動，而從軸向看各（gè）處跳動幅值（zhí）不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳（chuán）動（dòng）鏈的傳動誤（wù）差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動（dòng）鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在切削力、夾（jiá）緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形，從（cóng）而破壞了已調整好的（de）工藝係統各（gè）組成（chéng）部分的相互位置關係，導致加工誤差（chà）的產生，並影響（xiǎng）加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總（zǒng）變形。

 

（1）切削力對加工精度（dù）的影（yǐng）響

 

隻考慮機床變形，對（duì）加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工（gōng）件呈兩端粗、中間細（xì）的鞍形，即產生圓（yuán）柱度誤差。隻考慮工件變形，對（duì）加工軸類零件來講，工件受力變形使加工（gōng）後工件呈兩端細、中間粗的鼓（gǔ）形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加（jiā）工後工件的形狀與加工的軸（zhóu）類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件（jiàn）裝夾時（shí），由於（yú）工件剛度較低或夾緊力著力點不當，使工件產生相（xiàng）應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製（zhì）造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同（tóng）而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度（dù）直接（jiē）影響工件的尺寸精度。

 

（2）成型刀具（如成型車刀、成型（xíng）銑刀、成型（xíng）砂（shā）輪等）的形（xíng）狀精度將直（zhí）接影（yǐng）響工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（jù）（如齒（chǐ）輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等（děng））的（de）刀刃形狀誤差會影響加工表麵（miàn）的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其（qí）製造精度對加工精（jīng）度無直（zhí）接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往（wǎng）往有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零（líng）件定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度，對（duì）於（yú）高精度（dù）加工，一些細小（xiǎo）到目視不到的金（jīn）屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分（fèn）到位的方（fāng）法來杜（dù）絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱（rè）源（切削熱、摩擦（cā）熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝（yì）係統受（shòu）熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的加（jiā）工（gōng）誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的（de）產生：

 

（1）毛（máo）胚製造和熱處理過（guò）程中產生的（de）殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的（de）殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加工帶來的（de）殘餘應（yīng）力。