​數控機床（chuáng）加工（gōng）精度常用的基本知識

加工精度主要用於生產產（chǎn）品程度（dù），加工精度與加工誤差都是評（píng）價加工表麵幾何參數的術語。加（jiā）工精度用（yòng）公差等級（jí）衡量，等級值越小（xiǎo），其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大（dà）。加工精度高（gāo），就是加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中（zhōng）IT01表示的話該零件加工精度最高的（de），IT18表示（shì）的話該零件加工精度是（shì）最低的（de） ，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（cān）數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加（jiā）工誤差在零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（líng）件的加工質量和機器的裝配質量（liàng），零件加工質量包含零件加工精度和表（biǎo）麵質量兩大部分。

機械加工精度是指零（líng）件加工後的實（shí）際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相（xiàng）符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加（jiā）工精度越高。

一、加工精度的調整方（fāng）法

1、減小機床誤差（chà）

（1）提高主軸（zhóu）部件的製造精度

1）應提高軸承的回（huí）轉精度 ：

①選用高精度的滾動軸承；

②采用高精度的多油鍥動壓軸（zhóu）承；

③采用高精度（dù）的靜壓軸承。

2）應（yīng）提高與軸承相配件的精度：

①提高箱體支撐孔、主軸（zhóu）軸頸的加工精度（dù）；

②提高與軸承相（xiàng）配合表麵的加工精度；

③測（cè）量及調節相應件的徑（jìng）向跳動範圍（wéi），使誤（wù）差補償或相抵消。

（2）對滾動軸承適當預（yù）緊

①可消除間隙；

②增加軸承（chéng）剛度；

③均化滾動體（tǐ）誤差。

（3）使主（zhǔ）軸回轉精度不反映（yìng）到（dào）工件上。

2、對工藝係統進行調（diào）整

（1）試切法調整

通過試切—測（cè）量尺寸—調整刀具的吃刀（dāo）量—走刀切削—再試切，如此反複直至（zhì）達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批（pī）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。此法生產率高，主要用於大批大量生（shēng）產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺寸磨（mó）損達（dá）到急劇磨（mó）損階段前（qián）就必須重新磨（mó）刀。

4、減少傳動鏈傳動誤差

（1）傳動件數少，傳（chuán）動鏈（liàn）短，傳動精度高（gāo）；

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

（3）末端件精度應高於其（qí）他傳動件。

5、減小工藝係統的受力變（biàn）形

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

1）合理的結（jié）構設計（jì）

①盡量減少連接麵的數目；

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）提高連接表麵的接（jiē）觸剛度

①提（tí）高機床部件中零件間結合麵的質量；

②給機（jī）床部件以預加載荷；

③提高工（gōng）件定（dìng）位基準麵的精度和減小它（tā）的表麵（miàn）粗糙度值。

3）采用合理的裝夾和定位方（fāng）式

（2）減小載荷及其變化（huà）

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切削（xuē）力；

2）毛（máo）胚分（fèn）組，盡（jìn）量使調整中毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力

（1）增加（jiā）消除（chú）內應力的熱處理工序；

（2）合理安排工藝過程（chéng）。

7、減小工藝係統熱變形

（1）采（cǎi）用合理的機床部件結構及裝配基準

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

2）合理選擇機（jī）床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的發熱（rè）和隔離熱源

1）采用較小的切削用（yòng）量；

2）零件精度要求高時，將粗精加工（gōng）工序分開；

3）盡可能將熱源從機床分離出去（qù），減少機床（chuáng）熱變形；

4）對主（zhǔ）軸軸承（chéng）、絲杆螺母副、高速運動（dòng）的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵改善其（qí）摩擦特（tè）性，減少發熱或用（yòng）隔熱材料（liào）；

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措（cuò）施（shī）。

（1）均衡溫度場

（2）加速達到傳熱平（píng）衡

（3）控（kòng）製環境溫度

二、加工精度誤差的原因

1、加工原理誤（wù）差

加工原理誤差是指（zhǐ）采用了近似的刀刃輪廓或（huò）近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（zá）曲麵加工中。

例如，加工（gōng）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（dé）基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒（chǐ）輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模（mó）數（shù），而π是一個無理數，但是車（chē）床的配換齒輪的齒數是有限（xiàn）的，選（xuǎn）擇配（pèi）換齒輪時（shí）隻能將π化為近似（sì）的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具（jù）對於工件成形運動（dòng）（螺（luó）旋運動）的不（bú）準確，造成螺距誤差。

在加工中，一般采用近似加工，在理（lǐ）論誤差可以滿足（zú）加工精度（dù）要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產（chǎn）率和經濟性。

2、調整誤差

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

3、夾具（jù）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（dù）機構、夾具體等的（de）製造誤差；

（2）夾（jiá）具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

（3）夾（jiá）具在（zài）使用過程中工作表麵的磨損。

4、機床誤差

機床誤差是指（zhǐ）機床的製造誤差、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、機床傳動鏈的傳動誤差。

（1）機床導軌導（dǎo）向（xiàng）誤差

1）導（dǎo）軌導向精度——導軌副運動件實際運動方（fāng）向與理想運動方向的符（fú）合程度。主要包括：

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

②前後（hòu）兩導軌的平行度（扭曲）；

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤（wù）差或（huò）垂直（zhí）度誤差（chà）。

2）導軌導向精（jīng）度對切（qiē）削加工的影響

主要考慮導軌誤（wù）差（chà）引（yǐn）起刀具與工件在誤差敏感方（fāng）向的相對位移（yí）。車削加工時（shí）誤差敏感（gǎn）方向為（wéi）水（shuǐ）平方向，垂直方向引起的導向誤差產生（shēng）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（chuí）直方向，床（chuáng）身導軌在垂直平麵（miàn）內的直線（xiàn）度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於（yú）理想回（huí）轉軸線的漂移。主（zhǔ）要包（bāo）括主軸端麵圓（yuán）跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

1）主軸（zhóu）端麵圓跳動對加（jiā）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（zhù）麵軸（zhóu）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（wù）差。

2）主軸徑向圓跳動對（duì）加工精度的影響：

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

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能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（xiàn）傾（qīng）角擺動對加工精（jīng）度的影響：

①幾（jǐ）何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓（yuán）錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心作偏心運動，而從軸（zhóu）向看（kàn）各處偏心值（zhí）不同；

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

③實際上主軸（zhóu）幾何（hé）軸線的（de）傾（qīng）角擺動為上述兩種的（de）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首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

5、工藝（yì）係統受力變形

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產（chǎn）生變形，從（cóng）而破壞了已調整好的工藝係統（tǒng）各（gè）組成部分的相互位置關係，導致加（jiā）工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件（jiàn）變形以及工藝係（xì）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，機（jī）床受力變形使（shǐ）加工工件呈（chéng）兩端粗、中間（jiān）細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形（xíng）使加工後工件呈兩（liǎng）端細、中間粗的鼓（gǔ）形。而對加工孔類（lèi）零件來講（jiǎng），單獨考慮機（jī）床或工（gōng）件的變形，加（jiā）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（jiá）時，由（yóu）於工件剛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、刀具的製造誤差和磨損

刀具誤差對加工（gōng）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（xǐ）刀及圓拉刀等（děng））的尺寸精（jīng）度直接影（yǐng）響工（gōng）件（jiàn）的尺寸精度。

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成（chéng）型砂（shā）輪（lún）等）的（de）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（dāo）、花鍵滾刀、插齒刀具等（děng））的刀（dāo）刃形狀（zhuàng）誤差會（huì）影響加工表麵的形（xíng）狀（zhuàng）精度。

（4）一般刀具（如（rú）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（jiā）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（huì）影響零件加工精度，對於高（gāo）精（jīng）度加工，一些（xiē）細小到目視（shì）不到（dào）的金屬屑都會（huì）影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往（wǎng）往對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，由於內部熱源（切（qiē）削熱、摩擦熱）或外部熱源（環（huán）境溫度、熱輻射）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（xíng）工件加工和精密加工（gōng）中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占加工（gōng）總誤差的40%-70%。

工件熱變形對加工金的的影響包（bāo）括工件（jiàn）均勻（yún）受熱和工件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘應力

殘餘應力（lì）的產生：

（1）毛胚製（zhì）造和熱處理過程中產生的（de）殘餘應（yīng）力；

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

（3）切削加工帶（dài）來的殘餘應力。