​數（shù）控機床加工精度常用的基本知識

加工精度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差（chà）都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值（zhí）表示，數值（zhí）越大，其誤差越大。加工精度高，就是（shì）加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共（gòng）有（yǒu）20個（gè），其中（zhōng）IT01表示（shì）的話該零件加工精（jīng）度最（zuì）高（gāo）的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的（de） ，一般上IT7、IT8是（shì）加工精度中等級別。

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

機器的質（zhì）量取決於零件的加工質量（liàng）和機器的（de）裝配質量，零（líng）件加工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分（fèn）。

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異（yì）稱為（wéi）加工誤差。加工誤（wù）差的（de）大小反映了加工精度的高低。誤差（chà）越大加工精度越低，誤差越小加（jiā）工精（jīng）度越（yuè）高。

一、加工精度（dù）的調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高（gāo）主軸部件（jiàn）的製造精度

1）應提高軸承的回轉精度 ：

①選用高精度的滾動軸承；

②采用高精度的多油（yóu）鍥動壓軸承；

③采用高（gāo）精度的（de）靜（jìng）壓軸（zhóu）承。

2）應提高與軸承相配件的精度：

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

②提高與軸承相配合表麵的加工（gōng）精（jīng）度；

③測量（liàng）及調節相應件的徑向跳動範圍，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（jiā）軸承（chéng）剛（gāng）度；

③均化滾動體誤差。

（3）使主軸（zhóu）回轉（zhuǎn）精度不反映（yìng）到工件上。

2、對工藝係統進行調（diào）整

（1）試切（qiē）法調整

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

（2）調整法（fǎ）

通過（guò）預（yù）先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對（duì）位置（zhì）獲得所需尺寸。此法生產（chǎn）率高，主要用於大批大量生產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就（jiù）必須重新磨刀。

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差（chà）

（1）傳動件數少，傳動（dòng）鏈（liàn）短，傳動精度（dù）高（gāo）；

（2）采用（yòng）降速傳動，是保證傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動（dòng）副，其傳動比應越小；

（3）末端（duān）件精度應高於其他傳動件（jiàn）。

5、減小工（gōng）藝係統的受力變形（xíng）

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

1）合理的（de）結（jié）構設計

①盡（jìn）量減少連接麵（miàn）的數目；

②防止有局部低剛度環節出現；

③應合理（lǐ）選（xuǎn）擇基礎件、支撐件的結構和截麵（miàn）形（xíng）狀。

2）提高連接表麵的接觸剛度

①提高機床部件中零件間（jiān）結合（hé）麵的質量（liàng）；

②給（gěi）機床部件以預（yù）加載荷；

③提高工件定（dìng）位基準麵的精度和減（jiǎn）小它（tā）的表麵粗糙度值（zhí）。

3）采（cǎi）用合理的裝夾和定位方式

（2）減小載荷及其變化

1）合理選擇刀具幾何參（cān）數和（hé）切削用量，以減小切削（xuē）力；

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘（yú）應力

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

（2）合理安排工藝過（guò）程。

7、減小工藝係統熱變形

（1）采用合理的機床部件結構及（jí）裝配基準

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸（zhóu）承、傳動齒輪等對稱（chēng）布置，可使箱（xiāng）壁溫升均勻，箱體變形減小；

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源（yuán）

1）采用較小的切（qiē）削用量；

2）零件精（jīng）度要求高時，將粗精加工工序分開；

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形（xíng）；

4）對主軸軸承、絲杆（gǎn）螺母副、高速運動的導軌（guǐ）副（fù）等不能分離的熱源，從結構（gòu）、潤滑等（děng）方麵（miàn）改善其摩擦特性，減（jiǎn）少發熱（rè）或用隔熱材料（liào）；

5）采用強製式風（fēng）冷、水冷等散熱措（cuò）施。

（1）均衡溫度場（chǎng）

（2）加速達到傳熱平衡

（3）控製環境溫度

二、加工精度誤差的原因

1、加工原理誤差

加工原理誤差是（shì）指（zhǐ）采（cǎi）用了近似的刀刃輪廓或近似的傳（chuán）動關係進行加工而產生（shēng）的誤（wù）差。加工原理誤差多（duō）出現於螺（luó）紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

例如，加工漸開線齒（chǐ）輪用的（de）齒輪滾刀，為使滾刀製造方（fāng）便，采用了阿基米德基本蝸杆（gǎn）或法向直廓基本（běn）蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒形（xíng）產（chǎn）生（shēng）了誤差。又如車削模數（shù）蝸杆時，由於蝸杆的螺距（jù）等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而（ér）π是一個無理數，但（dàn）是車床的配換齒輪的（de）齒（chǐ）數是有限的（de），選擇配換齒輪（lún）時隻能（néng）將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算（suàn），這就將引起刀具對於工件（jiàn）成形（xíng）運動（螺旋運動）的不準確（què），造（zào）成螺（luó）距誤差。

在加工中，一般采用近（jìn）似加工，在理（lǐ）論誤差可以滿（mǎn）足加工精度要求的前提（tí）下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

2、調整誤差

機床的調整誤差（chà）是指由於調整不準確而產生（shēng）的誤差。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤（wù）差主要指：

（1）定位元件、刀具導向元（yuán）件、分（fèn）度機構（gòu）、夾具體等的製造誤差；

（2）夾具裝配後，以上各種元件（jiàn）工（gōng）作（zuò）麵（miàn）間的相對尺寸誤差（chà）；

（3）夾具在使用過（guò）程中工作表麵的磨損。

4、機床誤差

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

（1）機床導軌導向誤差

1）導軌（guǐ）導向精度——導（dǎo）軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的符合程度。主要包括：

① 導軌（guǐ）在水平麵內直線度Δy和垂（chuí）直麵內的直線度Δz（彎曲）；

②前後（hòu）兩導軌的（de）平行度（扭曲）；

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差或垂直度誤差。

2）導軌導向精度對切削（xuē）加工的影（yǐng）響

主要考慮導（dǎo）軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方（fāng）向為水平（píng）方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以（yǐ）忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變（biàn）化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的（de）直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

（2）機床（chuáng）主軸回轉誤差

機（jī）床主軸回轉誤差是（shì）指（zhǐ）實際回轉軸（zhóu）線對於理（lǐ）想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑（jìng）向圓跳動、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、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤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）主軸徑向圓跳動對加工精度的影（yǐng）響：

①若徑向回轉誤差表（biǎo）現為其實際（jì）軸線在y軸坐標方向上作簡（jiǎn）諧直線運動，鏜（táng）床鏜出的孔（kǒng）為橢（tuǒ）圓形孔，圓度誤（wù）差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

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

3）主軸（zhóu）幾何軸線（xiàn）傾角擺動對加工精度的影響：

①幾何軸線（xiàn）相對於平均軸線在空間成一定（dìng）錐角的圓錐軌跡，從各截（jié）麵看（kàn）相當於幾（jǐ）何（hé）軸心繞平均軸（zhóu）心作偏（piān）心運動（dòng），而從軸向看（kàn）各處偏心值不同；

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

③實際上主軸幾何軸線的（de）傾角擺動為上述兩種的疊加。

（3）機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差

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

5、工藝係統受力變形

工（gōng）藝係統在切削力、夾（jiá）緊力、重力和慣（guàn）性力等作用下會產生（shēng）變（biàn）形，從而（ér）破壞了已調整好的（de）工藝係統各組成（chéng）部分的相互位置關（guān）係，導致加工誤差的產生，並影（yǐng）響加工過程（chéng）的穩定性。主要考慮機床變形、工件變（biàn）形以及工藝係統的總（zǒng）變形。

（1）切削力對加工精度的影響

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

（2）夾緊力對加工精度的影響

工件（jiàn）裝夾時，由於工件剛度較低或夾緊力著力（lì）點（diǎn）不當，使（shǐ）工件（jiàn）產生（shēng）相應的變形，造成（chéng）的加工誤差。

6、刀具的製造誤（wù）差和磨損

刀具誤差（chà）對（duì）加（jiā）工精度（dù）的影響根據刀具的種類（lèi）不同而異。

（1）定尺寸刀具（如鑽頭（tóu）、鉸刀、鍵槽銑刀及圓（yuán）拉（lā）刀（dāo）等）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

（2）成型（xíng）刀具（如（rú）成（chéng）型車刀、成型銑刀、成型砂輪（lún）等）的形狀精度將直接影響工件的形狀精（jīng）度。

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

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

7、加工現場環境（jìng）影響

加工現場往往有許多細（xì）小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零（líng）件定位（wèi）麵或（huò）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都會影響到精度。這個影響因（yīn）素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往（wǎng）往對操作員（yuán）的（de）作業手法依賴很（hěn）高。

8、工藝係統的熱變形

在加工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或（huò）外部熱源（環（huán）境溫度、熱輻射）產熱使（shǐ）工藝（yì）係（xì）統（tǒng）受熱而發生變形，從而影響加工精度（dù）。在（zài）大型工件加工和（hé）精密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占加工（gōng）總誤差（chà）的40%-70%。

工（gōng）件熱變形（xíng）對加（jiā）工金的的影響包括工件均勻（yún）受熱和（hé）工件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘應力

殘餘應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理（lǐ）過程中產生的殘餘應力；

（2）冷校直帶來（lái）的殘餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。