數控機（jī）床（chuáng）加（jiā）工精度常（cháng）用的基本知識

　　

加工精（jīng）度主要用（yòng）於生產產品程度，加工精度與加工（gōng）誤差都是評價加（jiā）工表麵幾何參數的術（shù）語。加工（gōng）精度用公差等級衡量，等級值越小，其（qí）精（jīng）度越高；加工誤差用（yòng）數值表示，數（shù）值越（yuè）大（dà），其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小（xiǎo），反之亦然。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（dù）是最低的 ，一（yī）般上IT7、IT8是加工精度中等級（jí）別（bié）。

 

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

 

機器的質量取決於零件的（de）加工質量和機器的裝（zhuāng）配質量，零件加工質（zhì）量包含零件加工精（jīng）度和表麵質量兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位（wèi）置）與理（lǐ）想幾何參數相符合（hé）的（de）程度。它（tā）們之間的差異（yì）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（dà）加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一（yī）、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差（chà）

 

（1）提高主（zhǔ）軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度（dù）的滾動軸（zhóu）承；

 

②采用（yòng）高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度（dù）的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱（xiāng）體支撐孔、主軸軸頸的加（jiā）工精度；

 

②提高與（yǔ）軸承相配合（hé）表麵的加（jiā）工精度；

 

③測量（liàng）及調節相應件的（de）徑向跳動範圍，使誤差補償或（huò）相抵消。

 

（2）對滾動軸承（chéng）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（qiē）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）此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過（guò）預先調整好機床、夾具（jù）、工件和刀具（jù）的相對位（wèi）置獲得所需尺（chǐ）寸。此法生產率高，主（zhǔ）要（yào）用於大批大量生產。

 

3、減小刀（dāo）具磨損

 

在刀（dāo）具（jù）尺（chǐ）寸磨損（sǔn）達到急劇磨損階段前就必須重（chóng）新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤差（chà）

 

（1）傳動（dòng）件數少（shǎo），傳動鏈短，傳動精度高（gāo）；

 

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

 

（3）末端件（jiàn）精度應高於其他（tā）傳動件。

 

5、減小工（gōng）藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是（shì）提高工藝（yì）係統中薄弱環（huán）節的剛度（dù）

 

1）合理的結構設（shè）計

 

①盡量減少連接麵（miàn）的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接（jiē）表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量（liàng）；

 

②給（gěi）機床部件以（yǐ）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。

 

3）采用合理的（de）裝夾和定（dìng）位（wèi）方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

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

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減（jiǎn）少殘（cán）餘應力（lì）

 

（1）增加（jiā）消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排（pái）工（gōng）藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形（xíng）

 

（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（sù）箱中，將軸、軸（zhóu）承、傳動齒輪等對稱布（bù）置，可使箱壁溫升均勻，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（xiǎo）的切（qiē）削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序（xù）分（fèn）開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去（qù），減少機床熱（rè）變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母（mǔ）副、高速運（yùn）動的導軌副等不（bú）能分離的（de）熱源，從結構、潤滑等（děng）方麵改（gǎi）善（shàn）其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水（shuǐ）冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速（sù）達到傳熱平（píng）衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加（jiā）工原理誤差

 

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

 

例如，加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為（wéi）使滾（gǔn）刀製造方便，采（cǎi）用了阿基（jī）米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代（dài）替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸（jiàn）開線齒形產生了誤差。又如車削模（mó）數蝸杆時，由於蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的周節（即（jí） mπ），其中 m是模數，而π是一個（gè）無理數，但是車床（chuáng）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（qǐ）刀具對於工件成形運（yùn）動（螺旋運動）的不（bú）準確，造成螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤差

 

機（jī）床的調整誤差是指由於調（diào）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：

 

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具（jù）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。

 

4、機床誤差（chà）

 

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

 

（1）機床導軌（guǐ）導向誤（wù）差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實（shí）際運（yùn）動方向與理想運動方向的符合（hé）程度。主要包括（kuò）：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵（miàn）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（zhóu）線在水平（píng）麵（miàn）內和垂直麵內的平行度（dù）誤差或垂直（zhí）度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加（jiā）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（de）相對位移。車削加工（gōng）時誤差敏感方向為水平方向，垂直（zhí）方向引起的導（dǎo）向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤（wù）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（zhí）方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度（dù）引起加工表麵直線（xiàn）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（shì）指實際回轉軸線對於（yú）理想回轉軸線的漂移。主（zhǔ）要包括主軸端麵（miàn）圓跳動、主軸徑（jìng）向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動（dòng）。

 

1）主軸端麵（miàn）圓跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

 

①加工（gōng）圓柱麵時無影（yǐng）響；

 

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

 

③加工（gōng）螺紋時，將產生螺距周期（qī）誤（wù）差。

 

2）主（zhǔ）軸徑向圓（yuán）跳動對加工精度的（de）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（zuò）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（tiào）動幅值；而車床車出（chū）的孔沒什麽影響；

 

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

 

3）主軸幾（jǐ）何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對（duì）於平均軸線（xiàn）在（zài）空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看各（gè）處偏心值不（bú）同；

 

②幾何軸線在某一（yī）平麵內作擺動，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（cóng）軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線（xiàn）的（de）傾角擺動為（wéi）上述兩種的疊加。

 

（3）機（jī）床傳動鏈的傳動誤（wù）差

 

機床傳動鏈的傳動誤（wù）差是指傳動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（lì）變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變（biàn）形，從而破（pò）壞了已調整好（hǎo）的工藝係統各（gè）組成（chéng）部分的（de）相互位置關係，導致（zhì）加（jiā）工（gōng）誤差的產生，並影響加工過程（chéng）的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統（tǒng）的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸（zhóu）類零件來講，機床受（shòu）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。隻考慮工件變（biàn）形（xíng），對加工軸類零件來講，工（gōng）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（jiǎng），單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對（duì）加工精度的影響

 

工件裝夾時（shí），由於（yú）工件剛度較低或（huò）夾緊力著（zhe）力（lì）點不當，使工件產生相應的變形，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（dù）的影（yǐng）響根據（jù）刀具的種類（lèi）不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如（rú）鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的（de）尺寸精度直（zhí）接影響工件的尺寸精度。

 

（2）成型刀具（如成型（xíng）車（chē）刀（dāo）、成型（xíng）銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直（zhí）接影響工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪（lún）滾刀、花鍵滾刀、插齒刀（dāo）具等）的刀刃形狀誤差會影響加工表麵的形狀（zhuàng）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響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影（yǐng）響

 

加工現場往往有（yǒu）許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度，對於高精度加工，一些細（xì）小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這（zhè）個影響因素（sù）會（huì）被識別出來但並無十（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

 

在加工過程（chéng）中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部（bù）熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生（shēng）變形，從而影響加工精度（dù）。在大型工件加（jiā）工和精密加工中， 工藝係統（tǒng）熱變形引起的加工誤差占加（jiā）工總誤差的（de）40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的（de）的影響包括工件均勻（yún）受（shòu）熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內（nèi）部（bù）的殘餘應力

 

殘（cán）餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的（de）殘餘（yú）應力；

 

（3）切削加工帶（dài）來的殘餘應力。