​數控機床加工精度常（cháng）用（yòng）的基本知識

加工精度主要用於生（shēng）產產品程度，加（jiā）工精度與加工誤差都是評價（jià）加工表麵幾何參數的術語。加工精度用（yòng）公差等級衡量，等（děng）級值越小，其精度（dù）越（yuè）高；加工誤差用數值表示，數（shù）值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤（wù）差（chà）小，反（fǎn）之亦（yì）然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工（gōng）精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是（shì）加工精度中等級（jí）別（bié）。

任何（hé）加（jiā）工方（fāng）法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能（néng）看，隻要加工誤差在零件圖要（yào）求的公差（chà）範圍內，就認為保證了加工（gōng）精度。

機器的質量取決於（yú）零件的加工（gōng）質量和機器的裝配質（zhì）量，零件加工質（zhì）量（liàng）包含零件加工精度和表麵質量（liàng）兩（liǎng）大部（bù）分。

機（jī）械（xiè）加工精（jīng）度是指（zhǐ）零件加工後（hòu）的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符（fú）合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工（gōng）誤差的大小反映了加（jiā）工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越（yuè）小加工精度越高。

一、加工精度的調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高主軸部件的製造精度

1）應提高軸承的（de）回轉精度（dù） ：

①選（xuǎn）用高精度的滾動軸承；

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

③采用高精度的靜壓軸承。

2）應提高與軸承相配件的精度：

①提高箱體支（zhī）撐孔、主軸（zhóu）軸頸的加工精（jīng）度；

②提高與軸承（chéng）相配合表麵（miàn）的加工（gōng）精度；

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

（2）對滾動軸承適當預緊

①可消除間（jiān）隙；

②增加軸承剛度（dù）；

③均化滾動（dòng）體誤差。

（3）使主軸（zhóu）回轉（zhuǎn）精度（dù）不反映到工件上。

2、對工藝係（xì）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—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件（jiàn）小批生產。

（2）調整法（fǎ）

通過預先調整好機床、夾具（jù）、工件和（hé）刀具的相對位置獲得所需（xū）尺寸。此法生產率高，主要用於大批大量生產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺（chǐ）寸磨損（sǔn）達到急劇磨（mó）損階段（duàn）前就必須重新磨刀。

4、減少傳動鏈傳動誤（wù）差

（1）傳動（dòng）件數少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高；

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳動精（jīng）度的（de）重要原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比（bǐ）應越小（xiǎo）；

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

5、減小工藝（yì）係統的受力變形

（1）提高係（xì）統的剛度，特別是（shì）提高工藝係（xì）統中（zhōng）薄弱環節的剛度

1）合（hé）理的結構設計

①盡量減少連接麵的數目；

②防止有局部低剛度環節出現；

③應合理（lǐ）選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

2）提高連接表麵的接觸剛度（dù）

①提高機床部件（jiàn）中零件間結合麵的（de）質（zhì）量；

②給機床部件以預加載荷；

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值（zhí）。

3）采用合理（lǐ）的裝夾和定位方式

（2）減小載荷（hé）及其變化

1）合理選擇刀具（jù）幾何參數和切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分組，盡量使調整中毛（máo）胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力

（1）增加消除內應力的熱（rè）處理（lǐ）工序；

（2）合理安排工藝過程。

7、減小工藝係統熱變形（xíng）

（1）采用合理的（de）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、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫（wēn）升均勻，箱體變形減小；

2）合理選（xuǎn）擇機床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的（de）發熱和隔離熱源

1）采用較小的切削用（yòng）量；

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

3）盡可能將熱源（yuán）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（sù）運動的導（dǎo）軌（guǐ）副等不能分離（lí）的熱源（yuán），從結構、潤滑等方麵改（gǎi）善其摩（mó）擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

5）采用強製式風冷、水冷（lěng）等（děng）散熱措施。

（1）均衡溫（wēn）度場

（2）加速達到傳熱（rè）平衡

（3）控製環境溫度（dù）

二、加工精度誤差的原因

1、加工原理誤差

加工原理誤差是指采用（yòng）了近似的刀刃輪廓或近似的傳（chuán）動關係進行加工而產生的誤差。加工原（yuán）理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

例如，加工漸開線齒（chǐ）輪用的齒輪滾刀，為（wéi）使（shǐ）滾刀製造方便，采用（yòng）了阿基米德基本蝸（wō）杆或法向直廓基本蝸杆代替漸（jiàn）開線基（jī）本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒形產生了誤差（chà）。又（yòu）如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪（lún）的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數（shù），但是車床的配換齒輪的齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具（jù）對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤（wù）差（chà）。

在加工中，一般采用（yòng）近似加工，在理（lǐ）論誤差可以滿足加工精度要（yào）求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產（chǎn）率和經濟性。

2、調整（zhěng）誤差（chà）

機床的調整誤差是指由於調整（zhěng）不準確而產生的誤差（chà）。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的（de）誤差主要指（zhǐ）：

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的製造（zào）誤差；

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損（sǔn）。

4、機床（chuáng）誤差

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

（1）機床導軌導（dǎo）向誤差

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

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內（nèi）的直線度Δz（彎曲）；

②前後（hòu）兩（liǎng）導軌（guǐ）的平行（háng）度（扭曲）；

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

2）導軌導向（xiàng）精度對切削加（jiā）工的影響

主要（yào）考慮導軌（guǐ）誤差引起刀具（jù）與工（gōng）件在誤差（chà）敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時（shí）誤差敏感方向為水平（píng）方向，垂直（zhí）方向引起的導（dǎo）向誤差產（chǎn）生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向（xiàng）隨刀具（jù）回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂（chuí）直平麵內的直線度引起加（jiā）工表麵直線度和平（píng）麵（miàn）度誤差。

（2）機床主軸回轉誤差

機床主（zhǔ）軸回轉誤差是指實際回轉（zhuǎn）軸線對於理想回（huí）轉軸線的（de）漂移。主要包括主軸（zhóu）端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主（zhǔ）軸幾何軸線傾角擺動。

1）主軸端（duān）麵（miàn）圓跳動對加工精度的影響：

①加工圓柱麵（miàn）時無影響；

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

③加工螺紋時，將（jiāng）產生螺距周期誤差。

2）主（zhǔ）軸徑向圓跳動對加工（gōng）精度的影響：

①若徑向回轉誤差表現為其實際軸線在（zài）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，圓度誤差為徑向圓跳動幅值（zhí）；而車床車出的孔沒什麽影響；

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

3）主軸幾何軸線傾角擺（bǎi）動對加工精度的影響：

①幾何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（zhóu）心繞平均軸（zhóu）心作（zuò）偏心運動，而從軸向看各處偏心值（zhí）不（bú）同（tóng）；

②幾（jǐ）何軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵（miàn）看（kàn）相當（dāng）於實際軸（zhóu）線在一平麵（miàn）內作簡諧直線（xiàn）運動，而從軸向（xiàng）看各處（chù）跳動幅值不同；

③實際上主軸幾（jǐ）何軸線的傾角（jiǎo）擺動（dòng）為上述兩種的（de）疊加。

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差是指（zhǐ）傳（chuán）動鏈（liàn）中首末兩端（duān）傳動元件之（zhī）間的相（xiàng）對運動（dòng）誤差。

5、工藝係（xì）統受力（lì）變形（xíng）

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生（shēng）變形，從而破壞了已調整好的工（gōng）藝係統各組成部（bù）分的（de）相互位置關係（xì），導致加（jiā）工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床（chuáng）變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

（1）切削力對加工精（jīng）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呈兩端粗、中間細的鞍形（xíng），即產生圓柱（zhù）度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸（zhóu）類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間（jiān）粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床（chuáng）或工件的變形，加工後工件的形（xíng）狀與加工的軸類零件相（xiàng）反。

（2）夾緊力（lì）對加工精度的影響

工件裝夾時，由於工件剛度較低（dī）或夾緊力著力點不當，使工件（jiàn）產（chǎn）生相應的變形（xíng），造成的加工誤差。

6、刀具的製造誤差和磨損

刀具誤差對加工精度的影（yǐng）響根（gēn）據刀具的種類不同而異。

（1）定尺寸刀（dāo）具（如鑽（zuàn）頭（tóu）、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

（2）成（chéng）型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成（chéng）型砂輪等）的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

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

（4）一般刀具（如（rú）車刀、鏜刀、銑刀），其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小金屬（shǔ）屑，這些金屬屑如果存在與零件定位（wèi）麵或定位（wèi）孔位置就會影響零（líng）件加工精度，對於高（gāo）精度加工，一些細（xì）小到目視不到（dào）的金屬屑都會（huì）影響到精度。這個影響因素會被識別（bié）出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高（gāo）。

8、工藝係統的熱變形

在加（jiā）工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而（ér）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工誤差占加工總誤差的40%-70%。

工件熱變形對（duì）加工金的的影響包括（kuò）工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種（zhǒng）。

9、工件內部（bù）的殘餘應力（lì）

殘餘應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。