​數控機床加工精度常用的基本知識（shí）

　　

加工精（jīng）度主要用於生產產品程度，加（jiā）工精度與加（jiā）工誤差都是評價加工表麵幾（jǐ）何參數的術語。加工精（jīng）度用公差等（děng）級衡量，等級值越小，其精度越（yuè）高；加工誤差用數值表示，數值越大（dà），其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦（yì）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（gōng）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（gōng）精度中等級別。

 

任何加工（gōng）方法所得到的（de）實際（jì）參數（shù）都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤（wù）差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證（zhèng）了加工精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質量和機器（qì）的裝配質（zhì）量，零件加（jiā）工質量包（bāo）含零件加工精度和（hé）表麵質量兩（liǎng）大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾（jǐ）何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符（fú）合的程度。它們之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高低。誤差越大加工精度越低，誤（wù）差越小加（jiā）工精（jīng）度越高。

 

一、加工精（jīng）度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高（gāo）主軸部件的製（zhì）造精度（dù）

 

1）應提（tí）高（gāo）軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精（jīng）度（dù）的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承（chéng）；

 

③采用（yòng）高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高（gāo）箱體支撐孔、主軸軸（zhóu）頸的加工精度；

 

②提高（gāo）與（yǔ）軸承相配合（hé）表麵的加工（gōng）精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動（dòng）軸承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛（gāng）度；

 

③均（jun1）化滾動體誤差。

 

（3）使（shǐ）主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對（duì）工藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通（tōng）過試切—測量尺寸—調（diào）整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此（cǐ）反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低（dī），主要（yào）用於單（dān）件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調（diào）整好（hǎo）機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此（cǐ）法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨（mó）損達到急劇磨（mó）損階（jiē）段前就必須重新磨刀（dāo）。

 

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤（wù）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（chuán）動精度的重（chóng）要原則，且（qiě）越接近末端的傳動副，其傳動（dòng）比應越小；

 

（3）末端件精度應高（gāo）於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受（shòu）力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提（tí）高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合（hé）理的（de）結構設計

 

①盡量減少連接麵的（de）數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合（hé）理選擇基礎件（jiàn）、支撐件的結構和（hé）截麵（miàn）形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸（chù）剛度

 

①提高機床部件中（zhōng）零件間結合麵的質量；

 

②給機床（chuáng）部件以（yǐ）預加載荷（hé）；

 

③提高（gāo）工（gōng）件定位基準（zhǔn）麵的精度和減小（xiǎo）它的表麵（miàn）粗糙度值。

 

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（jù）幾何參數和切削用量，以減小（xiǎo）切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減（jiǎn）少殘餘應（yīng）力

 

（1）增加消除內（nèi）應力的熱（rè）處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用（yòng）合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對（duì）稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使（shǐ）箱壁溫升均勻，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（shǎo）熱源的發（fā）熱（rè）和隔離熱源

 

1）采（cǎi）用較小的切（qiē）削用量；

 

2）零件精度要求（qiú）高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從（cóng）機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動的導軌副（fù）等不能分離的熱源，從結（jié）構（gòu）、潤滑等（děng）方麵改善其摩擦特（tè）性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製（zhì）環境溫度

 

二、加工精度誤差（chà）的原因

 

1、加工原（yuán）理（lǐ）誤差

 

加工（gōng）原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近（jìn）似的傳動關係（xì）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（fù）雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪（lún）用的齒輪滾刀，為使（shǐ）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（wō）杆代替漸開線基本蝸（wō）杆，使齒輪漸開線齒形產生（shēng）了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸（wō）杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是（shì）一個無理數，但是車床的配換齒輪的齒（chǐ）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（yú）工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加（jiā）工（gōng）中（zhōng），一般采用近（jìn）似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差（chà）），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（yóu）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：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具（jù）導向元件、分度機（jī）構、夾具（jù）體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作（zuò）麵（miàn）間的相對（duì）尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過（guò）程中工作表麵（miàn）的磨損。

 

4、機床（chuáng）誤差

 

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

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導（dǎo）向精度——導軌副運動件實際（jì）運動方向與理想運動方向的符合程度。主要包括：

 

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

 

②前後兩導（dǎo）軌的平行度（dù）（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（dāo）具與工件在誤差敏感方（fāng）向的相（xiàng）對位（wèi）移（yí）。車削加工時誤差（chà）敏感方（fāng）向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差（chà）產生（shēng）的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加（jiā）工時誤差敏感方向為（wéi）垂直方向，床身（shēn）導軌（guǐ）在垂直平（píng）麵內的直線度引（yǐn）起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸端麵（miàn）圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工（gōng）圓柱麵時無影（yǐng）響；

 

②車（chē）、鏜端麵時將產生端麵與圓柱（zhù）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（zhǔ）軸徑向圓跳動對加工精度（dù）的影響：

 

①若徑向回（huí）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形孔，圓度誤（wù）差為徑（jìng）向（xiàng）圓跳動幅（fú）值（zhí）；而車床車出的孔（kǒng）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（jun1）軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺（bǎi）動（dòng）對加（jiā）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角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心作偏心運動，而（ér）從軸向看各處（chù）偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一（yī）平麵內（nèi）作擺（bǎi）動（dòng），從（cóng）各截（jié）麵看相（xiàng）當於實際軸線在一平麵內作簡諧直線運動，而從（cóng）軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸幾（jǐ）何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受（shòu）力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性（xìng）力等作用下會產生變形，從而破（pò）壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致（zhì）加（jiā）工誤差（chà）的產生，並影響加工（gōng）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（tǒng）的總變形。

 

（1）切削力（lì）對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形（xíng），對加工軸（zhóu）類零件來（lái）講，機床受力變形使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生（shēng）圓柱度誤差。隻考（kǎo）慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件（jiàn）呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔（kǒng）類（lèi）零件（jiàn）來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件（jiàn）的形狀（zhuàng）與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的（de）影響

 

工件裝夾時，由於工（gōng）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（chà）。

 

6、刀具的（de）製造（zào）誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

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

 

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

 

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

 

（4）一（yī）般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製（zhì）造精度對加工精（jīng）度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小（xiǎo）金屬屑（xiè），這些金屬屑（xiè）如果存在與零件定位（wèi）麵或定位孔位置就會影響零（líng）件加工精度，對於高精度加工，一些細小到目（mù）視不到的金屬屑都會影響（xiǎng）到精度。這個影響因素會被識（shí）別（bié）出（chū）來但並無十分到位的方（fāng）法來杜絕，往往對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（rè））或外（wài）部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發（fā）生變形，從而影響加工（gōng）精度（dù）。在大型工件加工和精（jīng）密加工中， 工藝（yì）係統熱（rè）變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變（biàn）形對加（jiā）工金的的影響（xiǎng）包括工件均勻受熱和工件（jiàn）不均勻受（shòu）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（lǐ）過程中產生的（de）殘餘（yú）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。