​數控機床（chuáng）加工（gōng）精度常（cháng）用的基本知識

加工精度主要（yào）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。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精（jīng）度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其（qí）誤差越大。加工精度高，就是加（jiā）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（huà）該零件加工精度是最低的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精度中等級別。

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準（zhǔn）確，從零件的功能看，隻要加工（gōng）誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認（rèn）為保證了加工精度。

機器的質量取決於（yú）零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量包（bāo）含零件（jiàn）加工精（jīng）度和表麵質量（liàng）兩大（dà）部（bù）分。

機械加工精度是指零件加工（gōng）後的實際幾何參數（尺（chǐ）寸、形狀和位置）與理想幾何（hé）參數相符合（hé）的（de）程度。它們之間的差異稱為加工（gōng）誤差。加工誤（wù）差的大小反映（yìng）了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差（chà）越小加工精度越高。

一、加工精度的調整方法

1、減小機（jī）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（dù）的多油鍥動壓軸承；

③采用高精度的靜壓（yā）軸承（chéng）。

2）應提高與（yǔ）軸承相配件的（de）精度：

①提（tí）高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

③測量及調節相應件（jiàn）的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

（2）對滾動（dòng）軸承適當預（yù）緊

①可消除間隙；

②增加軸承剛度（dù）；

③均化滾動體（tǐ）誤（wù）差。

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

2、對工藝係統進行調整

（1）試切法調整

通過試切—測量尺（chǐ）寸—調整刀具（jù）的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

（2）調（diào）整法

通過預先調整好機床、夾具、工（gōng）件和刀具的相對位置獲得（dé）所需尺寸。此法生產率高，主要（yào）用於大批大量生（shēng）產（chǎn）。

3、減（jiǎn）小刀具磨損（sǔn）

在刀（dāo）具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差（chà）

（1）傳動（dòng）件數少（shǎo），傳動鏈（liàn）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，且越接近末端的（de）傳動副，其傳動比應越小；

（3）末端件（jiàn）精度應高於其（qí）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（tí）高工藝係統中薄弱環節的剛度

1）合理的結構設計

①盡量減少連接麵（miàn）的數（shù）目；

②防止有局部低剛度環節出現；

③應合理（lǐ）選擇基礎件（jiàn）、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提高機床部件中零件間結合麵的質量；

②給機（jī）床部（bù）件以預加載荷；

③提高工（gōng）件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度（dù）值。

3）采用合理的裝夾和定位方式

（2）減小載荷及其變化

1）合理選擇刀具幾何參數和（hé）切削用量，以減小切削力（lì）；

2）毛胚分組，盡量使調整（zhěng）中毛（máo）胚加工餘量均勻（yún）。

6、減少殘（cán）餘（yú）應力

（1）增加消除內應力的熱處（chù）理（lǐ）工序（xù）；

（2）合（hé）理安排工藝過（guò）程。

7、減小工藝係統熱變形

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

1）采用（yòng）熱對（duì）稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減（jiǎn）小；

2）合理選擇（zé）機床零部件的裝配基準。

（2）減少（shǎo）熱源的發熱（rè）和隔離熱源

1）采用較小的（de）切削用量；

2）零件精度（dù）要求高時，將粗精（jīng）加工工序分開；

3）盡可能將熱源從機（jī）床分離出去，減少機床（chuáng）熱變形；

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動（dòng）的導軌副等不能分離的熱（rè）源，從結構、潤滑等方麵改善（shàn）其摩（mó）擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

5）采用強（qiáng）製（zhì）式風冷、水冷等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速達到傳熱平（píng）衡

（3）控製環境溫度

二、加工精度誤差的原因

1、加工原（yuán）理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃（rèn）輪廓（kuò）或近似的傳動關係進行加（jiā）工而產生的誤差。加（jiā）工原（yuán）理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製（zhì）造方便，采（cǎi）用了阿（ā）基米德基本蝸杆或（huò）法（fǎ）向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是（shì）模數（shù），而π是一個無理數，但是車床的（de）配換齒輪的齒數是（shì）有限的，選擇配換齒輪時隻（zhī）能（néng）將π化為近（jìn）似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起（qǐ）刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不（bú）準確，造成螺距誤差。

在加工中，一（yī）般采用近（jìn）似加工，在理論（lùn）誤差可以滿足加工精度要求的前提下（xià）（《=10%-15%尺寸公（gōng）差），來提高（gāo）生產率和經濟性。

2、調整誤差

機床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差（chà）。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要指：

（1）定位（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等（děng）的製（zhì）造誤差；

（2）夾具裝配後，以（yǐ）上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

（3）夾具在使用過程中工（gōng）作表麵的磨損。

4、機床誤差

機床誤差是指（zhǐ）機床（chuáng）的製造誤（wù）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（jī）床傳（chuán）動（dòng）鏈的傳動誤差。

（1）機床導軌導向誤差

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向與理想（xiǎng）運動方向的符合程（chéng）度。主要包括：

① 導軌在水平麵內直線度Δy和（hé）垂直麵內的直線（xiàn）度Δz（彎曲）；

②前後兩導軌的平行度（dù）（扭曲）；

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

2）導軌導向精度對切削加工的影響

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移（yí）。車削（xuē）加（jiā）工時誤差敏感方向為水平方（fāng）向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可（kě）以忽略；鏜削加（jiā）工（gōng）時誤差敏感（gǎn）方（fāng）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（dù）誤差（chà）。

（2）機床主軸回轉誤（wù）差

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

1）主軸端（duān）麵（miàn）圓跳動對加工精度的影響：

①加工圓柱麵時無影響；

②車、鏜端麵時將產生（shēng）端麵與圓柱（zhù）麵軸（zhóu）線垂直度誤差或端麵平麵度（dù）誤差；

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤（wù）差。

2）主軸徑向圓跳（tiào）動對加工精度的影（yǐng）響：

①若徑向（xiàng）回轉誤差表現為（wéi）其實際軸線（xiàn）在y軸坐標（biāo）方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔為（wéi）橢（tuǒ）圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳（tiào）動幅值（zhí）；而車床車出的孔沒什麽影響；

②若主軸（zhóu）幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為（wéi）刀尖到平均軸線（xiàn）距離的圓。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐（zhuī）角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸（zhóu）心繞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（zài）某一平麵（miàn）內作擺動（dòng），從各截麵看相當於實際軸線（xiàn）在一平麵內作簡諧（xié）直線運動，而（ér）從軸向看各處跳動幅值不同；

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述（shù）兩種的疊（dié）加（jiā）。

（3）機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動（dòng）鏈中首末兩端傳動（dòng）元件之間的（de）相對運動誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝（yì）係統在切削力、夾緊力、重（chóng）力和慣性力等作用下（xià）會產生變形，從而破壞了（le）已調整好的工（gōng）藝係統各組成部分的相互位置關係（xì），導致加工誤差的產（chǎn）生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝（yì）係統的總變形。

（1）切削（xuē）力（lì）對加工精度（dù）的影響

隻考（kǎo）慮機床變（biàn）形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度（dù）誤差（chà）。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（gōng）後工件呈兩（liǎng）端細、中間粗（cū）的鼓（gǔ）形。而對加工孔類（lèi）零件來講，單獨（dú）考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸（zhóu）類零件相反。

（2）夾緊力對加工精度的影響

工件裝夾時，由於工件（jiàn）剛度較低或夾（jiá）緊力著力點不當，使工件（jiàn）產生相應的（de）變形，造成的加（jiā）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根據刀具的種類（lèi）不同而異。

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

（2）成型刀具（如（rú）成型車刀、成型銑刀、成型（xíng）砂輪等）的形狀精度將直接影響工（gōng）件的（de）形狀精度。

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀（dāo）、插（chā）齒刀具等）的刀刃形狀誤差會影響加工表麵的形狀精度。

（4）一般刀具（如車刀（dāo）、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精（jīng）度（dù）無直接影響，但刀具易磨損（sǔn）。

7、加工現場環境（jìng）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（líng）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出來但並無十（shí）分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

8、工藝係（xì）統的熱變形（xíng）

在加工過（guò）程（chéng）中，由（yóu）於內（nèi）部熱（rè）源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工（gōng）精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統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（jiā）工金的的影響包括工件均勻受熱和工（gōng）件不均勻（yún）受熱兩種。

9、工（gōng）件內部的（de）殘餘應力

殘餘應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的（de）殘餘應力；

（2）冷校直帶來的（de）殘餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。