​數控機床加工精度常用的基（jī）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都是評價加工表麵幾何參數的術（shù）語。加工精度用（yòng）公差等級衡量（liàng），等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數值越大（dà），其誤差越大。加工（gōng）精度高，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IT01表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（zuì）低的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精度（dù）中等級別。

 

任何加工方法所得到的實際參數都不（bú）會絕（jué）對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證（zhèng）了加工精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質（zhì）量和機（jī）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（jī）械加工精度是指零件加工後的實際幾何（hé）參（cān）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（jiā）工精度（dù）的高低。誤差越大加工精（jīng）度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

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（xuǎn）用高精度的（de）滾動軸承；

 

②采用高精（jīng）度的多油（yóu）鍥（qiè）動（dòng）壓軸（zhóu）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：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的（de）加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測量及調節相應（yīng）件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸（zhóu）承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸（zhóu）承剛（gāng）度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度（dù）不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切法調整（zhěng）

 

通過試切—測量尺寸—調（diào）整刀具的吃刀量—走（zǒu）刀切削（xuē）—再試切，如此反複直至（zhì）達到（dào）所需尺寸。此法生（shēng）產效率低，主要用於單件（jiàn）小批生產。

 

（2）調（diào）整法

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所（suǒ）需尺寸。此法生（shēng）產率高，主（zhǔ）要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具（jù）尺寸磨損達到急劇磨（mó）損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（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（jīng）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（gāng）度，特別是（shì）提高工藝係統中（zhōng）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（de）數目；

 

②防（fáng）止有局部（bù）低剛度環節出現；

 

③應合（hé）理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高（gāo）機床部件中零件（jiàn）間結合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和（hé）減小它的表麵粗糙（cāo）度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減（jiǎn）小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組（zǔ），盡量使調整中毛胚（pēi）加工餘（yú）量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力（lì）的（de）熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減（jiǎn）小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及（jí）裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變（biàn）速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使（shǐ）箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部（bù）件的裝配基準。

 

（2）減（jiǎn）少熱源的發熱（rè）和隔離熱源

 

1）采用較小（xiǎo）的切（qiē）削（xuē）用量；

 

2）零件（jiàn）精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形；

 

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

 

5）采用強製式風（fēng）冷（lěng）、水冷（lěng）等散熱（rè）措施。

 

（1）均衡溫度場（chǎng）

 

（2）加速達到傳（chuán）熱平衡（héng）

 

（3）控製（zhì）環境溫度

 

二、加工精（jīng）度誤（wù）差的原（yuán）因

 

1、加工原（yuán）理（lǐ）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（de）傳動關係進行加工而產生的誤差。加工原理誤差（chà）多（duō）出現於（yú）螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如（rú），加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替（tì）漸開線（xiàn）基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如（rú）車削模數蝸杆時，由於蝸杆（gǎn）的（de）螺（luó）距等（děng）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（de），選擇配換齒輪時隻能將（jiāng）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，一般采用近似加工（gōng），在理論誤差可以滿足（zú）加工精度要求的（de）前（qián）提（tí）下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤（wù）差是指由於調整不準確而（ér）產（chǎn）生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾（jiá）具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導向元件、分度機（jī）構、夾（jiá）具體（tǐ）等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後（hòu），以上各（gè）種（zhǒng）元件工作麵間（jiān）的相對尺寸誤（wù）差；

 

（3）夾具在（zài）使用過程中工（gōng）作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指（zhǐ）機床的製造誤差、安（ān）裝（zhuāng）誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤（wù）差、機床（chuáng）主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差（chà）。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

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

 

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

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

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

 

2）導軌導（dǎo）向精度對切削加工的影（yǐng）響

 

主要考慮導軌（guǐ）誤差（chà）引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向，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（shí）誤差敏感方向隨刀（dāo）具回（huí）轉而變（biàn）化；刨削加工時誤差敏感（gǎn）方向為垂直方向，床身導軌在垂（chuí）直平（píng）麵內的直（zhí）線度引起加工表（biǎo）麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主（zhǔ）軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸（zhóu）端麵圓跳動、主軸徑向圓（yuán）跳動、主軸（zhóu）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（jiā）工圓柱麵時（shí）無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端（duān）麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或（huò）端麵平麵（miàn）度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期（qī）誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向回（huí）轉誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動，鏜（táng）床（chuáng）鏜（táng）出（chū）的孔為（wéi）橢圓形孔，圓度誤差為徑（jìng）向圓跳動（dòng）幅值；而車床車出的（de）孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾（jǐ）何軸線作偏心運動，無論車、鏜（táng）都能（néng）得到一個半徑為刀（dāo）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（jǐ）何軸線相對於平均軸線在（zài）空（kōng）間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相（xiàng）當於幾何（hé）軸心繞（rào）平均軸心作偏心運動，而從軸向看（kàn）各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵（miàn）看相當於（yú）實際軸線在一（yī）平麵（miàn）內作簡諧直線運動，而從（cóng）軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角（jiǎo）擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機（jī）床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受力變形（xíng）

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用（yòng）下會產生變形，從而（ér）破壞了已調整好的工藝係統各組（zǔ）成（chéng）部分（fèn）的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工（gōng）過程的穩定性。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（duì）加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸（zhóu）類零件來講，機（jī）床受力變形使加工（gōng）工（gōng）件呈兩端粗、中間細的（de）鞍（ān）形，即產生圓柱度（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（chéng）兩端細、中間粗（cū）的鼓形。而對加工孔類零件來（lái）講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形（xíng）狀（zhuàng）與加工的軸（zhóu）類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工（gōng）精度的影響

 

工件（jiàn）裝夾時，由於工（gōng）件剛（gāng）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（xíng），造成的加工（gōng）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根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀（dāo）具（如鑽頭（tóu）、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度（dù）直接（jiē）影響工件的尺寸精度。

 

（2）成型（xíng）刀具（如成型車刀（dāo）、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響工（gōng）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）的刀刃形狀誤差（chà）會影響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀（dāo）），其製（zhì）造精度對加工精（jīng）度無直接影響，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（duì）於高精度加工，一些細小到目視不到的金（jīn）屬屑都會影響到精度。這（zhè）個影響因素會被識別出來但並（bìng）無十分到（dào）位的方法（fǎ）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

 

在加工過程中，由（yóu）於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或（huò）外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係（xì）統受熱而發生變形，從而影響加工精（jīng）度。在大型工件加工和精密加（jiā）工中， 工藝係統（tǒng）熱變形引起的加工誤差（chà）占加（jiā）工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的（de）的影響包括工件均勻受熱和工件不均（jun1）勻受（shòu）熱兩種。

 

9、工件內部的（de）殘餘應力

 

殘餘應力（lì）的產生：

 

（1）毛（máo）胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直（zhí）帶來（lái）的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。