數控機床加工精度（dù）常用的基本知識

　　

 

 

 

加工精度主要用於生產產（chǎn）品程度，加工精（jīng）度與加工誤差都是評價加工表麵幾（jǐ）何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值（zhí）越小，其精度越高；加工誤差用數值表示（shì），數值（zhí）越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦（yì）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（shì）的話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加（jiā）工精度中等級別。

 

任何加工方法所得到（dào）的實際參（cān）數都不會絕（jué）對準確（què），從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公（gōng）差範（fàn）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的裝配質量，零（líng）件加工（gōng）質量（liàng）包含零件加（jiā）工精度和（hé）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（cùn）、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。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（dù）的高（gāo）低。誤差越大加工精（jīng）度越低，誤差越（yuè）小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方（fāng）法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的（de）多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與（yǔ）軸承相配件的精度（dù）：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精（jīng）度（dù）；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使（shǐ）誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊（jǐn）

 

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（zhuǎn）精度不反映到工件（jiàn）上。

 

2、對工藝係（xì）統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量（liàng）—走刀切削—再試切，如此反（fǎn）複（fù）直至達到所需（xū）尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小（xiǎo）批生產（chǎn）。

 

（2）調整法

 

通過（guò）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（chǎn）率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨（mó）損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就（jiù）必須（xū）重新磨刀。

 

4、減（jiǎn）少（shǎo）傳動鏈（liàn）傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高（gāo）；

 

（2）采用降速（sù）傳動，是保（bǎo）證傳動精度的重要原則，且越（yuè）接近（jìn）末端的傳（chuán）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變形

 

（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）合理的結構設計

 

①盡量減（jiǎn）少連接麵的（de）數目；

 

②防止有局部低（dī）剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的（de）結構和截麵形狀。

 

2）提高連接（jiē）表麵的（de）接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵（miàn）的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精（jīng）度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其（qí）變（biàn）化

 

1）合理選擇刀具幾何（hé）參數和切削用量，以減小切削（xuē）力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中（zhōng）毛胚加工（gōng）餘（yú）量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應（yīng）力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結（jié）構及（jí）裝配基準

 

1）采用熱對稱（chēng）結構——在變速箱中，將（jiāng）軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，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（yòng）較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機（jī）床分離出去，減少（shǎo）機床熱變形（xíng）；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動的導軌副（fù）等（děng）不能分離的熱源，從結構、潤滑（huá）等方麵（miàn）改善其摩擦特性，減少發熱或（huò）用隔熱材料（liào）；

 

5）采用強（qiáng）製式風冷（lěng）、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近（jìn）似的刀刃輪廓或近似的傳（chuán）動關係進（jìn）行加工（gōng）而產生的誤差。加工原理（lǐ）誤差多出（chū）現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工（gōng）中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使（shǐ）滾刀製造方便，采用（yòng）了阿基米德（dé）基（jī）本（běn）蝸杆或法向直廓基本蝸（wō）杆代替漸開線（xiàn）基本蝸杆，使齒輪漸開線（xiàn）齒形產生了誤差。又（yòu）如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距（jù）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（xuǎn）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（gōng）件（jiàn）成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用（yòng）近似加（jiā）工（gōng），在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下（xià）（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經（jīng）濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整不（bú）準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的誤（wù）差主要指（zhǐ）：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導向元件、分度機構、夾具體（tǐ）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（chǐ）寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵的（de）磨損。

 

4、機床誤差

 

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

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導（dǎo）向精（jīng）度——導軌副（fù）運動（dòng）件實際運動方向（xiàng）與理想運動方向（xiàng）的（de）符合程度。主要包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內（nèi）的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲（qǔ））；

 

③ 導軌（guǐ）對主軸（zhóu）回轉軸線在水平（píng）麵內和垂直麵內（nèi）的（de）平（píng）行（háng）度誤差或垂直度（dù）誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要（yào）考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差（chà）敏感方（fāng）向的相（xiàng）對位移。車削加工時誤（wù）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（gōng）誤差（chà）可以（yǐ）忽略；鏜削加工時誤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方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤（wù）差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差（chà）

 

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

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的（de）影響（xiǎng）：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表現為其（qí）實際軸線在y軸坐（zuò）標方向（xiàng）上（shàng）作簡（jiǎn）諧直線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形（xíng）孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車（chē）出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、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（hé）軸線（xiàn）傾角擺動對加工精度的影響：

 

①幾何軸（zhóu）線相對於平均（jun1）軸線在空間成（chéng）一定（dìng）錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平（píng）均軸心作偏心運動（dòng），而從軸向看各處偏心值不同；

 

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

 

③實際上主軸（zhóu）幾（jǐ）何軸線的傾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（chuán）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（xì）統受力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力（lì）、重力和慣性力（lì）等作（zuò）用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部（bù）分的相互位置關係，導致（zhì）加工誤差的產生，並影響加工過程的穩（wěn）定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響（xiǎng）

 

隻考慮機床變（biàn）形，對加工軸類零件來（lái）講，機床受（shòu）力變（biàn）形使加工工（gōng）件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱（zhù）度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸（zhóu）類零（líng）件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間（jiān）粗（cū）的鼓形。而對加工孔類（lèi）零件來講，單獨考（kǎo）慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加（jiā）工的軸類零件相反（fǎn）。

 

（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（lì）著力點（diǎn）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的影響（xiǎng）根據刀具的種類不同（tóng）而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及（jí）圓拉刀等）的尺寸精度直接影響（xiǎng）工件的尺（chǐ）寸精（jīng）度。

 

（2）成型刀具（如成（chéng）型車刀、成型（xíng）銑刀、成型砂輪等（děng））的形狀精度將直接影響工件的形（xíng）狀精度（dù）。

 

（3）展成刀（dāo）具（如齒輪滾（gǔn）刀、花鍵滾刀、插齒刀具等（děng））的刀（dāo）刃形狀誤差會影響加工（gōng）表麵的形狀精度（dù）。

 

（4）一般刀（dāo）具（如車（chē）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、加工現場環境影響

 

加工現（xiàn）場往往有許（xǔ）多細（xì）小金屬屑（xiè），這（zhè）些金屬屑（xiè）如果存（cún）在與零件定位（wèi）麵或定位（wèi）孔位置就（jiù）會影響零件加工（gōng）精度（dù），對於高精度加工，一些（xiē）細小到目視不到（dào）的金屬屑（xiè）都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的（de）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（jiā）工過程中（zhōng），由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱（rè）源（環境（jìng）溫度、熱輻射）產熱使工（gōng）藝係（xì）統（tǒng）受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密（mì）加工中， 工藝係統（tǒng）熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工件（jiàn）不均（jun1）勻（yún）受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱（rè）處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷（lěng）校直帶來（lái）的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。