數控機床加工精度常用的基本知識

　　

加工精度（dù）主要用於生產產品程度（dù），加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參數的術語（yǔ）。加工精度用公差等（děng）級衡量，等級值越（yuè）小，其精度越高；加（jiā）工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大（dà）。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等（děng）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（gōng）精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ，一（yī）般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何（hé）加（jiā）工方（fāng）法所（suǒ）得到的實際參數都不（bú）會絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要（yào）求的公差範圍內，就認為保（bǎo）證了加工精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量包（bāo）含零件加工（gōng）精度（dù）和表麵質量（liàng）兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的（de）實際幾（jǐ）何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差（chà）異稱為加工（gōng）誤差。加工誤（wù）差的大（dà）小反映了加工精度的高低。誤（wù）差越大加工精度越低，誤差越小加（jiā）工精度（dù）越高（gāo）。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高（gāo）主軸部（bù）件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高（gāo）精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的（de）靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承（chéng）相配件的精度：

 

①提高箱（xiāng）體支撐孔（kǒng）、主軸軸頸的加工（gōng）精度；

 

②提高（gāo）與軸承相配合表麵的（de）加工（gōng）精度；

 

③測量及（jí）調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消（xiāo）。

 

（2）對滾動軸（zhóu）承適當（dāng）預（yù）緊

 

①可（kě）消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體（tǐ）誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統（tǒng）進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過（guò）試切—測量尺寸—調（diào）整刀具的（de）吃刀量—走刀切（qiē）削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸（cùn）。此法生產（chǎn）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（hǎo）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（gāo），主要（yào）用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損（sǔn）

 

在刀具（jù）尺（chǐ）寸磨損達到急劇（jù）磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈（liàn）傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳（chuán）動精（jīng）度高；

 

（2）采用降速傳動，是保（bǎo）證傳動精（jīng）度的重要原則，且越接近末端的傳動副，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（gòu）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（xíng）狀。

 

2）提高連接表麵（miàn）的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合（hé）麵的（de）質（zhì）量；

 

②給機床部件以（yǐ）預加載荷；

 

③提高工件（jiàn）定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合（hé）理的裝夾和（hé）定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具（jù）幾何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均（jun1）勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增（zēng）加消除內應力的熱處（chù）理工序；

 

（2）合理（lǐ）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）采用熱對稱結構——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）少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分（fèn）開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出（chū）去，減少機床熱變（biàn）形；

 

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

 

5）采用（yòng）強製式風冷、水冷等（děng）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（de）原因（yīn）

 

1、加工原理誤差

 

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

 

例如，加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾（gǔn）刀（dāo），為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法（fǎ）向直廓（kuò）基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆（gǎn），使齒輪（lún）漸開線齒（chǐ）形產生了（le）誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺（luó）距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但是（shì）車床的（de）配換齒輪的齒數是有限的，選擇配換（huàn）齒輪時隻能將π化（huà）為近似的分數值（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）的不準確，造成螺距誤差（chà）。

 

在加（jiā）工（gōng）中，一般采用近似加工，在（zài）理論誤差可以滿足加工精度要求的前提（tí）下（《=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（de）調整誤差是指由於調整不準（zhǔn）確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾（jiá）具（jù）的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導向元（yuán）件、分（fèn）度機構、夾具體等（děng）的製造誤差（chà）；

 

（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（yòng）過程中工（gōng）作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

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

 

（1）機（jī）床導軌導向誤差（chà）

 

1）導軌導向精度——導軌（guǐ）副運動件實際（jì）運動方向與理想運動方向的符合（hé）程（chéng）度。主要包括（kuò）：

 

① 導軌在水平麵內（nèi）直（zhí）線度Δy和垂直麵內的直線（xiàn）度（dù）Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

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

 

2）導軌導向精度對切削（xuē）加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起（qǐ）刀具與工（gōng）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（píng）方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤（wù）差可以忽略；鏜削加工時（shí）誤差敏（mǐn）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（miàn）內的直線度（dù）引起加工表麵直線度和平（píng）麵（miàn）度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度（dù）的影響：

 

①加（jiā）工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵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（tiào）動對加工精度的影響：

 

①若徑向回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，鏜床鏜出的孔為橢圓（yuán）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若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距離的圓（yuán）。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺（bǎi）動（dòng）對加工精度的影響：

 

①幾何軸線（xiàn）相對（duì）於平均軸線（xiàn）在空間成一定錐（zhuī）角的圓錐軌跡，從各截麵看相（xiàng）當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺（bǎi）動（dòng），從各截（jié）麵（miàn）看相當於實際（jì）軸線在一平麵內作簡（jiǎn）諧直線運動，而從軸向看各處跳動（dòng）幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角（jiǎo）擺動（dòng）為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差（chà）

 

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

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係（xì）統在切（qiē）削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形（xíng），從而破（pò）壞（huài）了（le）已調整好的工藝係統各組成部分的相互位（wèi）置（zhì）關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定（dìng）性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的（de）總變形。

 

（1）切削力對加工精度的（de）影響

 

隻考慮（lǜ）機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工（gōng）工件呈兩端粗、中間細的鞍（ān）形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類（lèi）零件來講，工件受力變形使加（jiā）工後工件呈（chéng）兩端細、中間粗的鼓形。而對加工（gōng）孔類零件來講，單獨考慮機（jī）床或（huò）工件的變形，加工後工件的（de）形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工（gōng）件裝夾（jiá）時，由於工（gōng）件剛度較低或夾緊力著力點（diǎn）不當，使工件產生（shēng）相應的變形，造成的加（jiā）工誤差。

 

6、刀具的（de）製造誤差和（hé）磨損

 

刀具誤（wù）差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

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

 

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

 

（3）展成刀（dāo）具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃（rèn）形狀誤差會（huì）影響加工（gōng）表麵的（de）形狀精度。

 

（4）一般（bān）刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精（jīng）度對加工精度無直（zhí）接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往（wǎng）往有許多細小金屬屑，這些（xiē）金屬屑如果存在與零（líng）件定位麵或定位（wèi）孔位置就會影響零件加工精（jīng）度，對於（yú）高精度加工，一些（xiē）細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素（sù）會被識別出（chū）來但並無十分到位的方（fāng）法來杜絕，往往對操（cāo）作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形（xíng）

 

在加工過（guò）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（chǎn）熱使工藝係統受（shòu）熱而發生變形（xíng），從而影響加工精度。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（gōng）誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

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

 

9、工（gōng）件（jiàn）內部的（de）殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和（hé）熱處理過程（chéng）中產生（shēng）的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的（de）殘餘（yú）應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。