​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，加工精度與加工誤差（chà）都（dōu）是評價加工表麵幾何參數的術語（yǔ）。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越（yuè）高；加工誤差用數值表示，數值越（yuè）大，其（qí）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（cóng）IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一（yī）共有20個，其中IT01表（biǎo）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最低的 ，一般上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，從零件的功能看，隻要加工誤差在零（líng）件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

機器的質量取決於零件（jiàn）的加工（gōng）質（zhì）量和機器（qì）的裝配質量（liàng），零（líng）件（jiàn）加（jiā）工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分（fèn）。

 

機械加工精（jīng）度（dù）是指零件加工後的實際幾何（hé）參數（尺寸、形狀（zhuàng）和（hé）位置）與理想幾何參（cān）數相符（fú）合的程度。它們之間的（de）差異稱為加（jiā）工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度（dù）的高低（dī）。誤差越大加工精（jīng）度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加（jiā）工精度的調整方法

 

1、減（jiǎn）小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提（tí）高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的（de）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（dù）：

 

①提高箱體支撐孔、主軸（zhóu）軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相（xiàng）配合表麵（miàn）的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相（xiàng）抵（dǐ）消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差（chà）。

 

（3）使（shǐ）主軸回轉精（jīng）度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統（tǒng）進行調（diào）整

 

（1）試切法（fǎ）調整

 

通過試切（qiē）—測量尺寸—調整（zhěng）刀具的吃刀量（liàng）—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺（chǐ）寸。此法生（shēng）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（jī）床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此法生產（chǎn）率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀（dāo）具尺寸磨損達到急劇磨損階（jiē）段前就（jiù）必須重新磨刀。

 

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少（shǎo），傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用（yòng）降速傳動（dòng），是保（bǎo）證（zhèng）傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度應（yīng）高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提（tí）高係統的剛度，特別是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（shǎo）連接麵的數目；

 

②防止（zhǐ）有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇（zé）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提高機床部件中零件間結合（hé）麵的（de）質量；

 

②給機床部件（jiàn）以預加載荷；

 

③提高工件（jiàn）定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用（yòng）合理的裝夾（jiá）和定位方式

 

（2）減小載荷及（jí）其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減（jiǎn）小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調（diào）整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增（zēng）加消除內應力的熱處（chù）理工序；

 

（2）合理安（ān）排工藝過程。

 

7、減小工（gōng）藝係統熱變形

 

（1）采用合（hé）理的機床部件（jiàn）結（jié）構及裝配基準

 

1）采用（yòng）熱對稱結（jié）構——在變速（sù）箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可（kě）使箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選擇機床（chuáng）零部件（jiàn）的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱（rè）和（hé）隔離熱源（yuán）

 

1）采用較小的切削用量（liàng）；

 

2）零件精（jīng）度要求高時，將粗精加（jiā）工工序（xù）分開；

 

3）盡可能將（jiāng）熱源從機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主（zhǔ）軸軸承、絲杆螺母副（fù）、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加（jiā）速（sù）達（dá）到傳熱平衡（héng）

 

（3）控製環境溫度

 

二（èr）、加工精度誤差（chà）的原因

 

1、加（jiā）工原理（lǐ）誤差

 

加工原理（lǐ）誤差是指采用（yòng）了近似的刀刃輪廓或近似的傳動（dòng）關係進行加工而產生的誤差。加工原理（lǐ）誤差多出現於（yú）螺紋（wén）、齒輪、複雜曲麵加工中（zhōng）。

 

例如，加工漸開線（xiàn）齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造（zào）方便，采用了阿基米德基本蝸（wō）杆或（huò）法向直廓基本蝸杆代替（tì）漸開線基本蝸杆，使齒輪（lún）漸開線齒形產生了誤差。又如車削（xuē）模數蝸杆時，由於蝸（wō）杆的螺（luó）距等於蝸輪的周節（即 mπ），其（qí）中（zhōng） 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（de）分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具（jù）對於工件（jiàn）成形運動（螺旋（xuán）運動（dòng））的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般（bān）采用近（jìn）似加工，在理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（tí）高生產率（lǜ）和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機（jī）床的調整誤差是指由於（yú）調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤（wù）差和磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向元件（jiàn）、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（zuò）麵間的相對（duì）尺（chǐ）寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作（zuò）表（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指（zhǐ）機床（chuáng）的製造誤差、安裝誤（wù）差和磨損。主要包括機床導軌導向（xiàng）誤差、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——導軌（guǐ）副運動件實際運動方向與（yǔ）理想運（yùn）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（hé）垂（chuí）直麵內的直（zhí）線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

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

 

2）導軌導（dǎo）向精度對切削加工（gōng）的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工（gōng）件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤（wù）差敏（mǐn）感（gǎn）方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差產（chǎn）生（shēng）的加工誤差可以忽略；鏜削加工時（shí）誤差敏（mǐn）感方向隨刀具（jù）回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂（chuí）直（zhí）方向，床身導軌在垂直平麵（miàn）內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤（wù）差（chà）是（shì）指實際回轉軸線對（duì）於理想回轉（zhuǎn）軸線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對（duì）加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺（luó）紋時，將產（chǎn）生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動（dòng）對（duì）加工（gōng）精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差表現為其實際軸（zhóu）線在（zài）y軸坐標方向上作簡諧直線運（yùn）動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差（chà）為徑向圓跳動幅值（zhí）；而車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏（piān）心運動，無論車、鏜都能（néng）得到一個半徑為刀尖到（dào）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（yǐng）響：

 

①幾何軸線相對（duì）於平（píng）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心繞平均（jun1）軸心作偏心運動，而（ér）從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平（píng）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（yùn）動，而從（cóng）軸向看各處跳動幅值（zhí）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。

 

（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（zhōng）首末兩端傳動元件之（zhī）間的相對（duì）運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和（hé）慣性力等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好（hǎo）的（de）工藝係統各組成部分（fèn）的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並（bìng）影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變（biàn）形以（yǐ）及工藝（yì）係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講（jiǎng），機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中（zhōng）間細的鞍形，即產（chǎn）生圓柱度（dù）誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床（chuáng）或工件的變形，加（jiā）工後（hòu）工件的形（xíng）狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊（jǐn）力（lì）對加工精（jīng）度（dù）的影響（xiǎng）

 

工件裝夾（jiá）時，由於工件剛（gāng）度較低或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具（jù）的製造誤差和磨損

 

刀具誤差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、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺（chǐ）寸精度直接影響工件的尺（chǐ）寸精度。

 

（2）成型刀具（如成型車刀（dāo）、成型銑刀（dāo）、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響（xiǎng）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（de）刀刃形狀誤差會影響加（jiā）工表麵的形狀精度。

 

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

 

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（bié）出來但並無十分到（dào）位的方法來杜絕，往往對（duì）操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝（yì）係統的熱變形

 

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

 

工件熱變形對加（jiā）工金的（de）的影響包括工件均勻受熱和工件不均勻受（shòu）熱兩（liǎng）種（zhǒng）。

 

9、工件內部的（de）殘（cán）餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造（zào）和熱處（chù）理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來（lái）的殘餘應力；

 

（3）切削（xuē）加工帶（dài）來的殘餘應力。