​數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（jiā）工精度與加工誤（wù）差都是評價加工表（biǎo）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（jīng）度越高（gāo）；加工誤差（chà）用數值表示（shì），數值越大，其誤差越（yuè）大（dà）。加工精度高，就是加工誤差小，反（fǎn）之亦然。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精度是（shì）最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法（fǎ）所得（dé）到的實際參（cān）數都不會絕對準確，從零件的功能（néng）看，隻要加工誤（wù）差在零（líng）件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精（jīng）度（dù）。

 

機器的質量取（qǔ）決（jué）於零件的加工質量和機器（qì）的裝配質量，零件加工質量包含（hán）零件加工精度和表麵質（zhì）量兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後（hòu）的實際幾何參數（尺（chǐ）寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們（men）之間的差異稱為加（jiā）工誤差。加工（gōng）誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越（yuè）低（dī），誤差越小（xiǎo）加工精度（dù）越高。

 

一、加工精度（dù）的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件（jiàn）的製造（zào）精度

 

1）應提高軸（zhóu）承的回轉精度 ：

 

①選用（yòng）高精度的滾動軸承；

 

②采（cǎi）用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高（gāo）精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承（chéng）相配件的精度：

 

①提高箱（xiāng）體（tǐ）支撐孔、主軸軸（zhóu）頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的（de）加工（gōng）精（jīng）度；

 

③測量及（jí）調節相應件的徑向跳動範圍，使誤（wù）差補償（cháng）或相抵消。

 

（2）對滾動軸（zhóu）承適（shì）當預緊

 

①可（kě）消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行（háng）調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的（de）吃刀（dāo）量—走刀（dāo）切（qiē）削—再試切，如此反（fǎn）複直至達到所需（xū）尺（chǐ）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、工件和刀具的相（xiàng）對位置獲（huò）得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批大量生產（chǎn）。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差

 

（1）傳動件（jiàn）數少（shǎo），傳動鏈短，傳動精度（dù）高；

 

（2）采用降（jiàng）速傳動（dòng），是保證（zhèng）傳動精度的重要原則，且越接近末（mò）端的傳動副，其傳（chuán）動比應越小；

 

（3）末端件精度應高於其他傳（chuán）動件。

 

5、減小工藝係統（tǒng）的受力變（biàn）形

 

（1）提高係統的剛度（dù），特別是提（tí）高工藝係統中薄弱環節的（de）剛度

 

1）合理的結構設（shè）計

 

①盡量（liàng）減少連接麵的數目（mù）；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構（gòu）和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機（jī）床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部（bù）件以預加載荷；

 

③提高工（gōng）件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理（lǐ）的裝夾和定位（wèi）方（fāng）式（shì）

 

（2）減小（xiǎo）載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以（yǐ）減小（xiǎo）切削力（lì）；

 

2）毛胚分（fèn）組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻（yún）。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加（jiā）消（xiāo）除（chú）內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排（pái）工藝過程（chéng）。

 

7、減（jiǎn）小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機（jī）床（chuáng）部件結構及裝配（pèi）基準

 

1）采（cǎi）用（yòng）熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承（chéng）、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基（jī）準。

 

（2）減少熱（rè）源的（de）發熱和隔離熱源（yuán）

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加（jiā）工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離（lí）出去，減少（shǎo）機床熱變形；

 

4）對主軸軸（zhóu）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（fāng）麵改善其摩擦特性，減（jiǎn）少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱（rè）措施。

 

（1）均衡（héng）溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精（jīng）度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差（chà）是指采用（yòng）了近似的刀刃輪廓或近（jìn）似的傳動關係進行加工（gōng）而產生的誤（wù）差。加工（gōng）原理誤（wù）差（chà）多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中（zhōng）。

 

例如，加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為（wéi）使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或（huò）法向（xiàng）直廓基本蝸杆代（dài）替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線（xiàn）齒形產生了誤差。又如車削模（mó）數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪（lún）的周節（即 mπ），其（qí）中 m是模數，而π是一（yī）個無理數，但是車（chē）床的配換齒輪的（de）齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能（néng）將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引（yǐn）起刀具對（duì）於工件成形運動（螺旋運動）的不準確（què），造成螺距誤差（chà）。

 

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

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的（de）誤差。

 

3、夾具的製造誤差和（hé）磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的（de）製造誤差；

 

（2）夾具裝配後（hòu），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。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要包（bāo）括機（jī）床導軌導向誤差（chà）、機床主軸回轉誤差、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（dù）——導軌副運動件實（shí）際運動（dòng）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和垂直麵內的直（zhí）線度（dù）Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲（qǔ））；

 

③ 導軌（guǐ）對（duì）主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差或（huò）垂直度誤差。

 

2）導軌導（dǎo）向精度對切削加工的（de）影響

 

主要考慮導軌誤（wù）差引起（qǐ）刀具與工件（jiàn）在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差（chà）敏感方向為水平方向，垂（chuí）直方向引起的導向誤（wù）差產生的加工誤差可以忽略（luè）；鏜削加工（gōng）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（fāng）向為垂直方向（xiàng），床身導軌在（zài）垂直平麵內的直線度（dù）引起加工表麵（miàn）直線度和平麵度誤差。

 

（2）機（jī）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（yuán）跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾（qīng）角擺動。

 

1）主軸端麵圓（yuán）跳動對加工精度的（de）影響：

 

①加工圓柱麵時無（wú）影響；

 

②車、鏜端麵時將產（chǎn）生端麵（miàn）與圓柱麵軸線垂直（zhí）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若徑向回轉誤差表現為其（qí）實際軸線在y軸（zhóu）坐標方向上作簡諧直線（xiàn）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（kǒng）沒什麽影響；

 

②若主（zhǔ）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到平均（jun1）軸線距離的圓。

 

3）主軸（zhóu）幾何軸線傾角擺動（dòng）對加工精度的（de）影響：

 

①幾何軸線相對於平（píng）均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從（cóng）各截麵（miàn）看相當於幾何軸心繞平均軸心（xīn）作偏心運動，而從軸向看（kàn）各處偏心值不同；

 

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

 

③實際上主（zhǔ）軸幾何軸線的傾角（jiǎo）擺動為（wéi）上述兩（liǎng）種的疊加。

 

（3）機（jī）床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係（xì）統受力變形

 

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

 

（1）切（qiē）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呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對加工軸類零（líng）件來講，工（gōng）件受力變形使（shǐ）加工後工件（jiàn）呈兩端細、中（zhōng）間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考（kǎo）慮（lǜ）機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

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

 

6、刀具的製造誤差和（hé）磨損

 

刀具誤差對加工精度（dù）的（de）影響根據刀（dāo）具的種類不同而異。

 

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

 

（2）成型刀具（如成（chéng）型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）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（jù）等）的刀刃形（xíng）狀誤差會影響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影（yǐng）響，但刀具易磨損。

 

7、加（jiā）工現（xiàn）場（chǎng）環境影響

 

加工現場往往有許多（duō）細小金屬屑，這些（xiē）金屬屑如果存在（zài）與零件定位（wèi）麵或定位孔位置就會影響零（líng）件加工精度，對於高精度加工（gōng），一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來（lái）但（dàn）並無十分到位的方法來杜絕（jué），往（wǎng）往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中（zhōng），由於（yú）內部熱源（切削熱、摩擦（cā）熱）或外部熱源（環境溫度、熱（rè）輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件（jiàn）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（gōng）件熱變形對加工金（jīn）的的影響包括工件均勻受熱和（hé）工件不均（jun1）勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力（lì）

 

殘餘應（yīng）力（lì）的產生：

 

（1）毛胚製造（zào）和熱處理過（guò）程中（zhōng）產生的殘（cán）餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切（qiē）削加（jiā）工帶來的殘餘應力。