​數控機床加工精度常（cháng）用的基本知識

　　

加工精度（dù）主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤（wù）差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差（chà）等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差（chà）越大。加工精度高（gāo），就是加（jiā）工誤差小，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（de），IT18表示的（de）話該零件加工精度是最低的（de） ，一般上IT7、IT8是加工精度中（zhōng）等級別。

 

任何加工方法所得到的實際（jì）參（cān）數（shù）都不會絕對準確（què），從零件的功能看，隻要加工誤（wù）差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度（dù）。

 

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

 

機械加工精度是指零件加工（gōng）後的實際幾何參數（尺寸、形（xíng）狀和位置）與（yǔ）理想幾何參數相符合（hé）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工精（jīng）度的高低。誤差越大加工精度（dù）越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度（dù）的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的（de）製造精度

 

1）應提高軸（zhóu）承的回轉（zhuǎn）精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸（zhóu）承；

 

②采用高精度的（de）多油鍥動壓軸承；

 

③采（cǎi）用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸（zhóu）承（chéng）相配合表麵的加工精度；

 

③測（cè）量及調節相（xiàng）應件的徑向跳動（dòng）範圍，使誤差補償或相抵（dǐ）消。

 

（2）對滾動軸承適當預（yù）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（tǒng）進（jìn）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（dào）所（suǒ）需尺寸。此法生產效率低（dī），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）對位置獲得所需尺寸。此法生產率（lǜ）高，主要用於大批（pī）大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀（dāo）具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳動（dòng）精度（dù）的重要原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力（lì）變形

 

（1）提（tí）高係統的剛度，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（shè）計

 

①盡量減少連接（jiē）麵的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選（xuǎn）擇基礎件、支撐件（jiàn）的結構和截麵形狀。

 

2）提（tí）高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部件以（yǐ）預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精（jīng）度和減小它的表麵粗糙（cāo）度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方（fāng）式

 

（2）減小（xiǎo）載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數（shù）和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工（gōng）餘量（liàng）均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消（xiāo）除內應力的熱處理工序（xù）；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝（yì）係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配（pèi）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（xiāng）壁溫升均勻（yún），箱（xiāng）體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選（xuǎn）擇機床零部件的裝配基準（zhǔn）。

 

（2）減少熱（rè）源的發熱和隔離（lí）熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時（shí），將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源（yuán）從機（jī）床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對（duì）主軸（zhóu）軸承、絲杆螺母副、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從（cóng）結構、潤滑等方（fāng）麵改善其（qí）摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采（cǎi）用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場（chǎng）

 

（2）加速達到傳熱（rè）平衡

 

（3）控製環境（jìng）溫度

 

二、加工精（jīng）度誤差的原因

 

1、加工原（yuán）理誤差（chà）

 

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪（lún）廓或（huò）近（jìn）似的（de）傳動關係進行加工而產生的誤（wù）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（dāo），為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆（gǎn）或法向直廓基本蝸杆代替漸開線（xiàn）基本蝸杆，使齒輪漸開（kāi）線齒形產生了誤差（chà）。又如車削模數蝸杆（gǎn）時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，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，這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般（bān）采用近似加工（gōng），在理論（lùn）誤差可以滿足（zú）加工（gōng）精（jīng）度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來（lái）提高生產率和經濟性（xìng）。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤（wù）差是（shì）指由於調整不準確而產生（shēng）的誤差。

 

3、夾具的製（zhì）造誤差（chà）和（hé）磨損

 

夾具的誤差主（zhǔ）要指：

 

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

 

（2）夾具裝（zhuāng）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（chuáng）誤差

 

機床（chuáng）誤差是指（zhǐ）機床的製（zhì）造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床（chuáng）導軌導向誤差、機（jī）床主軸回轉誤差、機（jī）床傳（chuán）動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導（dǎo）軌導向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實（shí）際運動方向與理（lǐ）想運動方向的符合程（chéng）度。主（zhǔ）要包括：

 

① 導軌在水平（píng）麵內直（zhí）線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在（zài）水平（píng）麵內和垂直麵內的平（píng）行度誤差或垂直（zhí）度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響（xiǎng）

 

主要考慮（lǜ）導軌誤差引起刀具（jù）與工（gōng）件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏（mǐn）感方向為水平方（fāng）向，垂直方（fāng）向引起的導向誤（wù）差產生的加工誤差可以忽（hū）略；鏜削加工時（shí）誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削（xuē）加工時誤差（chà）敏感方向為垂直方向（xiàng），床（chuáng）身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工（gōng）表麵直線度和平麵度（dù）誤差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差（chà）

 

機床主軸回轉誤差（chà）是（shì）指實際回轉（zhuǎn）軸（zhóu）線對於理想（xiǎng）回轉軸線的漂移。主要包（bāo）括主軸端麵圓跳動、主軸（zhóu）徑向圓跳動、主軸（zhóu）幾何軸線傾角擺動（dòng）。

 

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（jiāng）產生端麵與圓柱麵（miàn）軸線垂直度誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加（jiā）工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓（yuán）跳動對加工精（jīng）度的影響：

 

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

 

②若主軸幾何軸（zhóu）線作偏（piān）心運動，無論車、鏜都能得到一個（gè）半徑為刀尖到平均軸線距離的（de）圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺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（zhuī）軌跡，從各截麵看相當於（yú）幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，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，從各截麵（miàn）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（chù）跳（tiào）動幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加（jiā）。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在（zài）切削力、夾緊（jǐn）力、重力和慣性（xìng）力等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組（zǔ）成部分的相互位置關係（xì），導致加工誤差的產生，並影響加（jiā）工過程（chéng）的穩定性（xìng）。主要考慮機（jī）床變形（xíng）、工件變形以及工藝係（xì）統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度（dù）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（chà）。隻考慮工件變形，對加工軸類零件（jiàn）來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗（cū）的鼓（gǔ）形。而對加工孔類零件來（lái）講，單獨考慮（lǜ）機床或工件（jiàn）的變形，加工後工件的形（xíng）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緊力著力點（diǎn）不當，使工（gōng）件產生相應的變形，造成的加工誤差（chà）。

 

6、刀具的製（zhì）造（zào）誤差和磨損

 

刀具（jù）誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而（ér）異。

 

（1）定尺寸（cùn）刀具（如鑽頭、鉸（jiǎo）刀、鍵槽銑（xǐ）刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影（yǐng）響（xiǎng）工件的尺寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如（rú）齒輪滾刀、花鍵滾（gǔn）刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤差會影（yǐng）響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製造精度對（duì）加工精度無直接影響，但刀具（jù）易磨損（sǔn）。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零（líng）件（jiàn）定位麵或定位孔（kǒng）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（huì）影響到（dào）精（jīng）度。這個（gè）影響因素會（huì）被識別出來但並無十分到位的方法（fǎ）來杜絕，往往對操作員的作業（yè）手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於（yú）內部熱源（切削熱、摩擦（cā）熱）或外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使工（gōng）藝係統受熱而發生變（biàn）形，從而影響加工精度。在（zài）大（dà）型工件（jiàn）加工和精密加工中， 工藝係統熱（rè）變形引起的加工誤差占加（jiā）工總誤（wù）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（rè）和工件不均勻受熱兩（liǎng）種。

 

9、工件內部的殘餘應力（lì）

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的（de）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（lì）。