​數控機床加工精度常用的基本知識

加工精度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值（zhí）越小，其精度越高；加工（gōng）誤（wù）差用數值表示（shì），數值越大，其誤差越大。加工精度高（gāo），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（biǎo）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IT7、IT8是加工精度（dù）中等級別。

任何加工方法所（suǒ）得到的實際參（cān）數都不會（huì）絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要（yào）求的公差範（fàn）圍內，就認（rèn）為保證了加工（gōng）精度。

機器的質量取決（jué）於零件的（de）加工質量（liàng）和機（jī）器的裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和（hé）表麵質量兩（liǎng）大部分。

機（jī）械加工精度是指（zhǐ）零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀（zhuàng）和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它（tā）們之（zhī）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（de）高（gāo）低。誤差越（yuè）大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

一、加工精度的調整方（fāng）法

1、減小機床誤差

（1）提高主軸（zhóu）部件的製造精度

1）應提高軸承（chéng）的回轉精度 ：

①選用高精度的滾動軸承；

②采用（yòng）高精度的多油鍥（qiè）動壓軸承；

③采用高精度的靜壓軸承。

2）應提高與軸承相（xiàng）配（pèi）件的精度：

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

②提高與（yǔ）軸承相配合（hé）表麵的加（jiā）工精度（dù）；

③測量及調節相應件的徑（jìng）向跳動範圍，使誤差補償或相（xiàng）抵消。

（2）對滾動軸承適當預緊

①可消除間隙（xì）；

②增加軸承剛度；

③均化滾動（dòng）體誤差。

（3）使主軸回轉精度不（bú）反映到工件上。

2、對工藝係統進行調整（zhěng）

（1）試切法調整

通（tōng）過（guò）試切—測量尺寸—調整刀具的（de）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（guò）預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置（zhì）獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批大量生產。

3、減小刀具（jù）磨損

在刀具尺寸磨損達（dá）到急劇磨損階段前就（jiù）必須（xū）重新磨刀。

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤（wù）差

（1）傳動件數（shù）少，傳動鏈短（duǎn），傳動（dòng）精度高；

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動副，其（qí）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（gāng）度（dù）

1）合（hé）理的結構設計

①盡量（liàng）減少連（lián）接麵（miàn）的數目；

②防止（zhǐ）有（yǒu）局部低剛（gāng）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（miàn）的接觸剛度

①提高機床部（bù）件中零件間結合麵的質量；

②給（gěi）機床部件以預加載荷；

③提高工件定位基準麵的精度和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

3）采用合理的裝夾（jiá）和定位方式

（2）減小（xiǎo）載荷（hé）及其變（biàn）化

1）合理選擇刀具（jù）幾何參（cān）數和切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加（jiā）工餘量（liàng）均勻。

6、減少殘（cán）餘（yú）應力

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

（2）合理安排工藝過（guò）程。

7、減小（xiǎo）工藝係統（tǒng）熱變形

（1）采（cǎi）用合理的機床部件結構及裝配基準

1）采用熱對稱結構（gòu）——在變速（sù）箱中，將軸、軸承（chéng）、傳動齒（chǐ）輪等對稱布置，可使（shǐ）箱壁溫升（shēng）均勻，箱體（tǐ）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

1）采用（yòng）較小的切削用量；

2）零件精度（dù）要求（qiú）高時（shí），將粗精加工（gōng）工序分開；

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減（jiǎn）少機床熱變形；

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

5）采用強製式風冷、水冷（lěng）等散熱措施。

（1）均衡溫度場（chǎng）

（2）加速達到傳熱平衡

（3）控製環境（jìng）溫度

二、加工精度誤（wù）差的原因

1、加（jiā）工原理誤差

加工原理誤差（chà）是指采（cǎi）用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加（jiā）工原（yuán）理（lǐ）誤差多出現於螺紋、齒（chǐ）輪、複（fù）雜曲麵加工中。

例如，加工漸開（kāi）線齒輪用（yòng）的齒輪滾（gǔn）刀（dāo），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漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產（chǎn）生了誤差。又如車削（xuē）模數蝸杆時（shí），由於蝸（wō）杆的螺距等（děng）於蝸輪的周（zhōu）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，選擇配換齒輪時隻能將π化為近（jìn）似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引（yǐn）起刀具對於工件成形運動（螺旋運（yùn）動）的不準確，造成螺距誤差。

在加工（gōng）中，一般（bān）采用近似加（jiā）工，在（zài）理論誤差可以滿足加（jiā）工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差（chà）），來提（tí）高生（shēng）產率和經濟性。

2、調（diào）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。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要指（zhǐ）：

（1）定位（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

（2）夾具裝配後，以（yǐ）上（shàng）各種（zhǒng）元件工作麵間的（de）相對尺（chǐ）寸誤差；

（3）夾（jiá）具在使用過程中工作表麵的磨（mó）損。

4、機床誤差（chà）

機床誤差是指機床的製造誤（wù）差、安（ān）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（chà）、機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差。

（1）機床導（dǎo）軌導（dǎo）向誤差

1）導軌導向精（jīng）度——導軌副運動件實際運動（dòng）方向與理想運動方向的符合（hé）程度。主要包括：

① 導軌在水（shuǐ）平麵內直線度Δy和垂直麵內的（de）直線度Δz（彎曲）；

②前（qián）後兩導軌的平行度（扭曲）；

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

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（gǎn）方向的相對位移。車（chē）削加工時誤差敏（mǐn）感方向為水平方向，垂直方向（xiàng）引起的導向誤差產生（shēng）的加工誤差可以忽略；鏜削加（jiā）工（gōng）時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化（huà）；刨削加工時（shí）誤差敏感方向為垂直方（fāng）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（píng）麵度誤差。

（2）機床主軸回轉誤差

機床主軸回（huí）轉誤差是指實際回轉（zhuǎn）軸（zhóu）線對於理想回轉軸線的（de）漂（piāo）移。主要包括主軸端麵圓跳（tiào）動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾（qīng）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軸（zhóu）線垂直度誤差或端（duān）麵平麵度誤（wù）差；

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺（luó）距周期誤（wù）差（chà）。

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

①若徑向回轉誤差表現為其實際（jì）軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

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

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影（yǐng）響：

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌（guǐ）跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動（dòng），而從軸向（xiàng）看各處（chù）偏心值不同；

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

③實際上主軸幾何（hé）軸線的傾角擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

（3）機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差

機床傳動（dòng）鏈（liàn）的傳動（dòng）誤差是指傳動鏈中（zhōng）首（shǒu）末兩（liǎng）端傳動元件之間的相對運動誤（wù）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下會產生變形，從而破壞了（le）已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤差的（de）產（chǎn）生，並影響（xiǎng）加工過（guò）程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及（jí）工藝係統的總（zǒng）變形。

（1）切削力對加工（gōng）精度的影響

隻考慮機床變形，對加工（gōng）軸類零件來講，機床（chuáng）受力變形使加工工件（jiàn）呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形（xíng），對加工軸類零（líng）件來講，工件受力變（biàn）形使加工後工件呈兩端細、中間粗（cū）的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工（gōng）件的變形，加（jiā）工後（hòu）工件的（de）形狀與加工（gōng）的軸類零件相反。

（2）夾緊力對加工精度的影響

工件裝夾時，由於工件剛度較低或夾緊（jǐn）力著力點不當，使工件產（chǎn）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根據刀（dāo）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）的尺寸精度直（zhí）接（jiē）影響工（gōng）件的（de）尺寸精度。

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

（3）展成刀（dāo）具（如齒輪滾刀、花（huā）鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤差會（huì）影響加工表麵的形狀精度。

（4）一般（bān）刀具（如車刀（dāo）、鏜刀、銑刀），其（qí）製造精度對加（jiā）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（wǎng）有許多細小（xiǎo）金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵或定位（wèi）孔位置就會影響零件（jiàn）加工精度，對於高精度加工（gōng），一些細小到目視不到的金屬屑都會（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（de）方法來杜絕（jué），往往對（duì）操作員的作業（yè）手法依賴很高。

8、工（gōng）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（rè）源（環境溫度、熱輻射）產熱（rè）使工藝係統（tǒng）受熱而（ér）發生變形（xíng），從而影響加（jiā）工精度。在大型工件（jiàn）加（jiā）工和精（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形引（yǐn）起的（de）加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

工件熱變形對加工金的的（de）影響包括（kuò）工件（jiàn）均勻受熱（rè）和工件不均勻受（shòu）熱兩種。

9、工件內部的殘餘應力

殘餘應力（lì）的產生：

（1）毛胚製造（zào）和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。