數控機床加工精度常用的基本知識

　　

 

 

 

加工精度主要用於（yú）生產產品（pǐn）程度，加工精度與（yǔ）加工誤差都是評價加工表麵幾何（hé）參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等（děng）級值越小（xiǎo），其精度越高（gāo）；加工誤差用數值表示，數值越（yuè）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（zhōng）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（suǒ）得到的實際參數都不會絕對準確，從零（líng）件的功（gōng）能看，隻要（yào）加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

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（liàng）包含零件加工精度和表麵質（zhì）量兩大部分。

 

機械加工精（jīng）度是（shì）指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工（gōng）誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越（yuè）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、減小機床（chuáng）誤差

 

（1）提高主軸部（bù）件（jiàn）的製造精度

 

1）應提高軸承的回（huí）轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采（cǎi）用高精度的多油鍥動（dòng）壓軸承；

 

③采用（yòng）高精度的靜壓軸承（chéng）。

 

2）應提高（gāo）與軸承相配件的精度：

 

①提高箱（xiāng）體支撐孔（kǒng）、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向（xiàng）跳動範圍，使誤差補（bǔ）償（cháng）或相抵（dǐ）消。

 

（2）對滾動軸承適（shì）當（dāng）預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使（shǐ）主軸回轉（zhuǎn）精（jīng）度不反映到（dào）工件上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切法（fǎ）調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀（dāo）量—走刀切削—再試切，如此反複直至達（dá）到（dào）所需尺（chǐ）寸。此（cǐ）法生產效率低，主（zhǔ）要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先（xiān）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、減小刀具磨（mó）損

 

在刀具尺寸磨損達到（dào）急劇磨（mó）損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減（jiǎn）少傳動鏈（liàn）傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高；

 

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳動精（jīng）度（dù）的重要原則，且越接近（jìn）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（chuán）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（de）結構設計

 

①盡量減少連接麵的數（shù）目；

 

②防止有局部低剛度環節（jiē）出現；

 

③應合理（lǐ）選擇基（jī）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提高機床部件中零件間（jiān）結合麵的質量；

 

②給機床部件以（yǐ）預（yù）加載荷；

 

③提高工件定位基準麵（miàn）的精（jīng）度和減小它的表麵粗糙度（dù）值。

 

3）采用合理的裝夾和定位（wèi）方式

 

（2）減小載荷及其變化（huà）

 

1）合理（lǐ）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（liàng）使（shǐ）調整中毛胚加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力（lì）

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序（xù）；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝（yì）係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采（cǎi）用（yòng）熱（rè）對稱（chēng）結（jié）構——在變速箱中，將（jiāng）軸、軸（zhóu）承、傳動齒（chǐ）輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

 

（2）減（jiǎn）少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用（yòng）較小的切（qiē）削用量；

 

2）零件精度要求高時，將（jiāng）粗精（jīng）加工工序分開；

 

3）盡（jìn）可（kě）能（néng）將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形（xíng）；

 

4）對主軸軸承、絲杆（gǎn）螺母副、高速運動的導軌（guǐ）副等不能分離的熱（rè）源，從結構、潤滑等方（fāng）麵改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措（cuò）施。

 

（1）均衡溫度（dù）場

 

（2）加速達到（dào）傳熱平衡

 

（3）控製（zhì）環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近（jìn）似的刀刃輪廓或近似（sì）的傳動關係（xì）進（jìn）行加工而產生的誤差。加工原理誤差多出現於螺（luó）紋、齒輪（lún）、複雜曲（qǔ）麵（miàn）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，采用了阿基米德基本蝸杆或法向（xiàng）直廓基本（běn）蝸（wō）杆代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削（xuē）模數蝸杆（gǎn）時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（jiē）（即 mπ），其中 m是模數，而π是一（yī）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（chǐ）輪時隻能將π化為近似的分數（shù）值（π =3.1415）計算，這就（jiù）將引起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（chà）。

 

在加工（gōng）中，一般采（cǎi）用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要求（qiú）的前（qián）提下（《=10%-15%尺寸公差），來（lái）提高生產率和經（jīng）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）定位元件、刀具導（dǎo）向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差（chà）；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元（yuán）件（jiàn）工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在（zài）使用過程中（zhōng）工作表麵的磨（mó）損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要（yào）包括（kuò）機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動（dòng）鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導（dǎo）軌導向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際運（yùn）動方向與（yǔ）理想運動方向的符合程度。主（zhǔ）要包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度（dù）Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭（niǔ）曲（qǔ））；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平（píng）麵內（nèi）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（fāng）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的加工誤差可（kě）以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨（suí）刀具回轉而變（biàn）化；刨（páo）削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身（shēn）導軌在垂直平麵內的直線度引起（qǐ）加工（gōng）表麵直線度和平麵度（dù）誤差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差

 

機（jī）床主（zhǔ）軸回轉（zhuǎn）誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線（xiàn）的（de）漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺（bǎi）動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影（yǐng）響：

 

①加工（gōng）圓（yuán）柱麵時無影響；

 

②車、鏜（táng）端麵時將產生（shēng）端（duān）麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵平麵（miàn）度誤差；

 

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度（dù）的影響：

 

①若徑向回轉誤差表現為（wéi）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（wéi）橢圓形孔，圓度（dù）誤差為徑向圓（yuán）跳動幅值；而（ér）車（chē）床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作（zuò）偏心運動，無論車、鏜（táng）都能得到一個半徑為刀尖到（dào）平均軸線（xiàn）距離的圓。

 

3）主軸幾（jǐ）何軸線傾角擺動對（duì）加工精度的影響：

 

①幾何（hé）軸線相對（duì）於平均軸線在空間成（chéng）一定錐角的圓錐（zhuī）軌跡（jì），從各截麵看相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心（xīn）作偏心運動（dòng），而從軸（zhóu）向看各處偏（piān）心值（zhí）不同；

 

②幾何軸線在某（mǒu）一平麵內作（zuò）擺動，從各截麵（miàn）看相當於實際軸線在一平麵內（nèi）作（zuò）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擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動（dòng）鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是（shì）指傳動鏈中首（shǒu）末兩（liǎng）端傳動元件之間的相（xiàng）對運動（dòng）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下會產生變形，從而破壞了已調（diào）整好（hǎo）的工藝係統（tǒng）各組成部分的相互位置關係，導致加（jiā）工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主（zhǔ）要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度（dù）的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床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（chà）。隻考慮工件變形，對加工軸類零件（jiàn）來講，工（gōng）件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而（ér）對加工孔類零件來講，單獨考（kǎo）慮機（jī）床（chuáng）或工件的變形，加（jiā）工後工件的形狀與加（jiā）工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力（lì）對加（jiā）工精度的影響

 

工件裝（zhuāng）夾時，由於工件剛度較低或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具（jù）的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根（gēn）據（jù）刀具的（de）種類不同而異。

 

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

 

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑（xǐ）刀、成型砂（shā）輪等）的形狀精度將直接影（yǐng）響工件的形狀精度。

 

（3）展（zhǎn）成刀具（如齒輪滾（gǔn）刀（dāo）、花鍵滾（gǔn）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（jīng）度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其（qí）製造精度對加工精（jīng）度無直接影響，但（dàn）刀具易（yì）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（xiǎng）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（zhè）個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方（fāng）法（fǎ）來杜絕，往往對（duì）操作員的作業手（shǒu）法依賴很高。

 

8、工藝（yì）係統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部（bù）熱源（切（qiē）削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射（shè））產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度（dù）。在大型工件加工和精密（mì）加工（gōng）中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占（zhàn）加工總（zǒng）誤差的40%-70%。

 

工件熱變形（xíng）對加工金的的（de）影響（xiǎng）包（bāo）括工件均（jun1）勻受熱和（hé）工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力（lì）；

 

（2）冷校（xiào）直帶來的殘餘應力（lì）；

 

（3）切（qiē）削加工帶來的殘（cán）餘應力。