數（shù）控機（jī）床加工精度常用的基本知識（shí）

　　

 

 

 

加（jiā）工精度主要用於生產（chǎn）產品程度，加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參（cān）數（shù）的術語。加工（gōng）精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差（chà）用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等級從（cóng）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（jīng）度最高的（de），IT18表示的（de）話該零件加工精度是最低的（de） ，一（yī）般上IT7、IT8是加工精度中等（děng）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（kàn），隻（zhī）要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證（zhèng）了加工（gōng）精度。

 

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

 

機械加工精度（dù）是（shì）指零件加工後的（de）實際幾何參數（尺寸、形狀和位置（zhì））與（yǔ）理想幾何參數相（xiàng）符合的程度。它們之間的差異（yì）稱為加工誤差。加工誤（wù）差的大小反（fǎn）映了加（jiā）工精度的高低。誤（wù）差越大加工精度（dù）越低，誤差越小加工精度越高（gāo）。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高（gāo）主軸部件（jiàn）的製造精度（dù）

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸（zhóu）承；

 

②采用高精度（dù）的多油（yóu）鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提（tí）高與軸承相（xiàng）配件的精度：

 

①提高箱體（tǐ）支撐孔、主軸（zhóu）軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的（de）加工精度；

 

③測量及調（diào）節相應件的（de）徑向跳動範圍，使誤差補（bǔ）償或相抵消。

 

（2）對（duì）滾動軸承適當預緊

 

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（zhóu）回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工（gōng）藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測（cè）量尺寸—調整刀具的吃刀量—走（zǒu）刀切削—再試切，如此反（fǎn）複（fù）直至達到所需尺（chǐ）寸。此法生產效率低，主要（yào）用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲（huò）得所需尺寸。此法生產（chǎn）率（lǜ）高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在（zài）刀具尺寸磨損達到急劇（jù）磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動（dòng）鏈傳動（dòng）誤差

 

（1）傳動件（jiàn）數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

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

 

（3）末端（duān）件精度應高於其他傳動件。

 

5、減（jiǎn）小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的（de）剛度（dù），特（tè）別是（shì）提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接（jiē）麵的數目；

 

②防（fáng）止有局（jú）部低（dī）剛度環節出現；

 

③應合（hé）理選擇基礎件、支（zhī）撐件的結構（gòu）和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度（dù）

 

①提高機床部件中零件間結（jié）合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載（zǎi）荷；

 

③提（tí）高工件定位基準麵的精度和（hé）減小它的表麵粗糙度（dù）值。

 

3）采用合理的裝夾和（hé）定位方式（shì）

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾（jǐ）何參數和切削用量，以減小（xiǎo）切削力；

 

2）毛（máo）胚分組，盡量使調整中毛胚加（jiā）工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的（de）熱處理工序；

 

（2）合理（lǐ）安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的（de）機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速（sù）箱（xiāng）中，將（jiāng）軸、軸承、傳動齒輪（lún）等對（duì）稱布置，可使箱壁溫升均勻（yún），箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床（chuáng）零部（bù）件的裝配基準。

 

（2）減少（shǎo）熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要（yào）求高時，將粗精加工工序（xù）分開；

 

3）盡可能將熱（rè）源（yuán）從機床分（fèn）離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運（yùn）動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤（rùn）滑等方麵改（gǎi）善其摩擦特性，減少發熱（rè）或用隔熱材料；

 

5）采用強（qiáng）製（zhì）式風冷、水冷（lěng）等散熱措施。

 

（1）均衡（héng）溫（wēn）度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製（zhì）環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理（lǐ）誤差

 

加（jiā）工原理誤差是指采用了近似的（de）刀（dāo）刃輪廓（kuò）或近似（sì）的傳動關係進（jìn）行加（jiā）工而產生的誤差。加工原（yuán）理誤差多（duō）出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加（jiā）工中。

 

例如，加工漸（jiàn）開線齒（chǐ）輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿（ā）基米德基本蝸杆或法（fǎ）向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒（chǐ）輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸（wō）杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的（de）周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無（wú）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（néng）將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀（dāo）具對於工件成（chéng）形（xíng）運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距（jù）誤差。

 

在加工中（zhōng），一般（bān）采用近（jìn）似加（jiā）工，在理論（lùn）誤差可以滿足加工精度要求（qiú）的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟（jì）性。

 

2、調整誤差

 

機床的調（diào）整誤差是指由於調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（zhǔ）要（yào）指：

 

（1）定位元件、刀具導（dǎo）向元件、分度（dù）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）工作麵間的相對尺寸誤（wù）差；

 

（3）夾具在（zài）使用過程中工作表麵的磨損。

 

4、機床（chuáng）誤差

 

機床誤差是指機床（chuáng）的製造誤差、安裝誤差和（hé）磨損。主要包括（kuò）機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差（chà）

 

1）導軌導向精度——導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 導軌在水平麵（miàn）內直線度Δy和（hé）垂直麵內（nèi）的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主（zhǔ）軸（zhóu）回轉軸線在（zài）水（shuǐ）平麵內和垂直麵內的平（píng）行度誤差或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌（guǐ）誤差引起刀具與工件在誤差敏感（gǎn）方向的相對位移。車削（xuē）加工時誤差敏感方向為水（shuǐ）平方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉（zhuǎn）而變化；刨削加工時誤差敏感方向為（wéi）垂直方向，床身導軌（guǐ）在垂直平麵（miàn）內的直線度引起加工表麵直線度和平麵（miàn）度誤差。

 

（2）機床主軸（zhóu）回轉誤差（chà）

 

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

 

1）主軸（zhóu）端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加（jiā）工（gōng）圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜（táng）端麵時將產（chǎn）生端麵與圓柱麵軸線垂直度（dù）誤差或端麵平麵（miàn）度誤差；

 

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方（fāng）向上作簡諧直（zhí）線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳（tiào）動幅值；而車床車出的孔沒（méi）什麽影響；

 

②若主（zhǔ）軸幾何軸線作偏心運動，無論車（chē）、鏜都（dōu）能（néng）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動對加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對於平（píng）均軸線在空間成（chéng）一（yī）定錐角的圓（yuán）錐軌跡，從各截（jié）麵看相當於幾何軸心繞平（píng）均軸心作偏心運動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾（jǐ）何軸線（xiàn）在某一平麵內作擺動，從各截麵看相（xiàng）當於（yú）實際軸（zhóu）線在一平麵內作簡諧（xié）直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際（jì）上主軸幾（jǐ）何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤（wù）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相對運動誤差。

 

5、工藝係統受（shòu）力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力（lì）和慣性力等作用下會（huì）產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加（jiā）工誤差的產生（shēng），並影響加工過程（chéng）的穩定性。主（zhǔ）要考慮機床變形、工件變形（xíng）以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影（yǐng）響

 

隻考慮機（jī）床變形，對加工（gōng）軸類零件來講，機床受力變形（xíng）使加工工件呈兩端（duān）粗、中間細的鞍形，即（jí）產（chǎn）生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受（shòu）力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工（gōng）孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形（xíng），加工後工件的形狀（zhuàng）與加工的軸類零件（jiàn）相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾（jiá）時，由於工件剛度較低或夾緊力（lì）著力點不當，使工件產生（shēng）相應的（de）變形，造成的加工（gōng）誤差。

 

6、刀具的製造誤（wù）差和磨（mó）損

 

刀具誤差（chà）對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀（dāo）等）的尺寸（cùn）精度直接影響工件的尺寸精度。

 

（2）成型刀具（如（rú）成型車刀、成型銑刀、成型（xíng）砂輪等）的形狀精度（dù）將直接（jiē）影（yǐng）響工件的（de）形狀精（jīng）度。

 

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

 

（4）一般刀（dāo）具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造（zào）精度對加工（gōng）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（wǎng）往有許多細小金屬屑，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（dù）加工，一（yī）些細小到目視不到的金屬屑都會影響到（dào）精（jīng）度。這個影響因素會被識別（bié）出來但並無（wú）十（shí）分到（dào）位的方（fāng）法來杜絕，往往對操作員（yuán）的作業手法依（yī）賴很高。

 

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（bù）熱源（環境溫度、熱輻（fú）射（shè））產熱使工藝係統受熱而發生變形，從（cóng）而影響加工精度。在大型工（gōng）件（jiàn）加工和精密（mì）加工（gōng）中， 工藝係（xì）統（tǒng）熱變形引起的加工誤差（chà）占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加（jiā）工金的的影響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內（nèi）部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚（pēi）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（jiā）工帶來的殘餘應力。