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品程度，加工精度與加工（gōng）誤差都是評價加工（gōng）表麵幾何參數（shù）的（de）術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數（shù）值越大，其誤差越大。加工精度高，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（jīng）度是最低的 ，一般上（shàng）IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法所得到的實（shí）際參數都（dōu）不會絕對準確，從（cóng）零件的功能看，隻要加工誤差在零（líng）件圖（tú）要求的公差範圍內，就認（rèn）為保證了（le）加工精度。

 

機器（qì）的（de）質量取決（jué）於零件的加工質（zhì）量（liàng）和機（jī）器的裝配質量，零件（jiàn）加工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分。

 

機械（xiè）加工精度是指零件加工後的（de）實際幾何參數（尺（chǐ）寸、形狀和位置）與理（lǐ）想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差（chà）。加工誤差（chà）的大小反映（yìng）了加工精度的高低。誤差越大加工精（jīng）度越低，誤差越（yuè）小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小（xiǎo）機床誤（wù）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（chéng）；

 

②采用（yòng）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（gāo）與軸承相配件的精（jīng）度：

 

①提高（gāo）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測量及調節相應件的徑（jìng）向跳動（dòng）範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可（kě）消除間（jiān）隙；

 

②增加（jiā）軸承剛度；

 

③均化（huà）滾（gǔn）動體誤差。

 

（3）使主（zhǔ）軸回轉精度不（bú）反（fǎn）映到（dào）工件上。

 

2、對工藝（yì）係統進（jìn）行調（diào）整

 

（1）試切法調（diào）整

 

通過（guò）試切—測量（liàng）尺寸—調整刀（dāo）具的吃刀（dāo）量—走刀切削—再試切，如此反（fǎn）複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件（jiàn）小批生產。

 

（2）調整法

 

通過（guò）預先調整好機床、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產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損

 

在（zài）刀具尺寸磨損達到急劇磨損（sǔn）階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動（dòng）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（qiě）越接（jiē）近末端（duān）的傳動副，其（qí）傳動比應越小（xiǎo）；

 

（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（tí）高係（xì）統的（de）剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節（jiē）的剛度

 

1）合理的結構設計

 

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）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高（gāo）機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床（chuáng）部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙（cāo）度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷（hé）及其變化

 

1）合理選擇刀（dāo）具（jù）幾何參數和切削用量，以（yǐ）減小切（qiē）削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力（lì）

 

（1）增加消除內應（yīng）力的熱處理工序；

 

（2）合理（lǐ）安排工藝過程。

 

7、減小（xiǎo）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）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等（děng）對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小（xiǎo）；

 

2）合理選擇機床零（líng）部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱（rè）和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件（jiàn）精度（dù）要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將（jiāng）熱源從機床分離出去，減少機床熱變（biàn）形；

 

4）對主軸軸承、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（děng）方麵改善其摩擦特性（xìng），減少發熱或用隔熱材（cái）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（gōng）原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近（jìn）似的刀（dāo）刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加工（gōng）原理誤差多（duō）出現於（yú）螺紋、齒輪、複雜（zá）曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾（gǔn）刀製造（zào）方（fāng）便（biàn），采用了阿基米德基本蝸（wō）杆或（huò）法向直廓（kuò）基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆（gǎn），使齒輪漸開線（xiàn）齒形產生了誤差。又如車削模數（shù）蝸杆時，由（yóu）於（yú）蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的周節（jiē）（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個（gè）無（wú）理數，但（dàn）是車床的配換齒輪的（de）齒數是有限的，選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件成形運動（螺旋運動）的不準（zhǔn）確，造成螺距誤（wù）差。

 

在加工中，一般（bān）采用近似加工，在（zài）理（lǐ）論誤差可以滿足加工精度（dù）要求的（de）前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指由於（yú）調整不準確而產生（shēng）的誤差。

 

3、夾（jiá）具的製造誤差（chà）和磨損（sǔn）

 

夾具的（de）誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具（jù）導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各（gè）種元件工作麵間的相對尺寸誤差（chà）；

 

（3）夾具在使用過程（chéng）中工作表（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤（wù）差是指機（jī）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（zhóu）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——導軌副運動件實際運動方向與理（lǐ）想運動方向的符合程（chéng）度。主要包括（kuò）：

 

① 導軌在水（shuǐ）平麵內直線（xiàn）度Δy和垂（chuí）直麵內的直線（xiàn）度（dù）Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水（shuǐ）平麵內和垂（chuí）直麵（miàn）內的平行（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（xiǎng）

 

主要考慮導軌誤差（chà）引起刀具與工件在誤差敏感方向的相（xiàng）對位移。車削加工時誤差敏感方向為（wéi）水平方（fāng）向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加（jiā）工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變（biàn）化；刨削加（jiā）工時誤差敏感方向為垂直方向，床（chuáng）身導軌在垂（chuí）直（zhí）平麵內的（de）直線度引起加工表（biǎo）麵直線度和平麵度誤差（chà）。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉（zhuǎn）誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂移。主要（yào）包括主軸端麵圓跳（tiào）動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工（gōng）圓（yuán）柱麵時無影響；

 

②車、鏜（táng）端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂（chuí）直度誤差或（huò）端麵平麵度（dù）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若徑向回轉誤差表（biǎo）現為其實際軸線在y軸坐標方（fāng）向上作簡諧直線運動，鏜床（chuáng）鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動（dòng）幅值；而車床（chuáng）車出的孔沒（méi）什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線（xiàn）作（zuò）偏心運動，無論車、鏜都能得到一（yī）個半徑（jìng）為刀尖（jiān）到平均軸線（xiàn）距離的圓。

 

3）主（zhǔ）軸幾（jǐ）何軸線傾角（jiǎo）擺動對加工（gōng）精度（dù）的影響：

 

①幾何軸線相（xiàng）對於平均軸（zhóu）線在空（kōng）間成一定錐角的（de）圓錐軌（guǐ）跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而（ér）從軸向看各處偏心值不（bú）同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺動，從（cóng）各截麵看相當於實際軸（zhóu）線在一平麵內作簡諧直線運動，而從軸向看各（gè）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兩種的疊加。

 

（3）機（jī）床傳動鏈的傳動誤差（chà）

 

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（xiàng）對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用（yòng）下會產生變（biàn）形，從而破壞了（le）已調整好的工藝係（xì）統（tǒng）各組成部分的相互位置（zhì）關係，導（dǎo）致加工誤差的產（chǎn）生，並影響加工過程的穩定性（xìng）。主要考慮機床（chuáng）變形、工件變形以及工藝係統的總（zǒng）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）床受力變形使加工工件呈（chéng）兩端粗、中間細的鞍形，即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件（jiàn）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（zhōng）間粗的鼓形。而對加工孔類零件來（lái）講，單獨考慮機（jī）床或工件的變形（xíng），加工後工（gōng）件的形狀與加工的軸類零（líng）件相反。

 

（2）夾緊力對加工（gōng）精度的影響（xiǎng）

 

工件裝夾時，由於工件剛度較低或夾緊力（lì）著力點不當，使工（gōng）件產生相應的變形，造（zào）成的（de）加工誤差。

 

6、刀具的製造（zào）誤差和磨損

 

刀具（jù）誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

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

 

（2）成（chéng）型刀具（如成型車刀、成（chéng）型銑刀、成型（xíng）砂（shā）輪等）的形狀精度將（jiāng）直接影響工件的形狀精度（dù）。

 

（3）展成刀具（如齒輪滾（gǔn）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（yī）般刀具（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（sǔn）。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小金屬屑，這（zhè）些金屬（shǔ）屑如果存在與零件定位麵或定位孔（kǒng）位置就會影響零件加工精度，對於高（gāo）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（yīn）素（sù）會被識別出來但並無十分到位的方法（fǎ）來杜絕，往往對（duì）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，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加（jiā）工精度。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%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和（hé）工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內（nèi）部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛（máo）胚製造和（hé）熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。