​數控機床（chuáng）加工精度常用（yòng）的基本（běn）知識

　　

加工（gōng）精度主要用於生產產（chǎn）品程度，加工精度與加工誤差都是評（píng）價加工表麵幾何參數的術（shù）語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數值（zhí）越大，其誤差（chà）越（yuè）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（gāo）的，IT18表示的話該（gāi）零件加工精（jīng）度是最低的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任（rèn）何加工方法所得到的實（shí）際參數都不會絕對（duì）準（zhǔn）確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公（gōng）差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

機器的質量（liàng）取決於（yú）零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工（gōng）質量（liàng）包含零件加工精（jīng）度和表麵質量兩大部（bù）分（fèn）。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸（cùn）、形狀（zhuàng）和位置（zhì））與理（lǐ）想幾何參數相符合（hé）的程度。它們之間的差異（yì）稱為加（jiā）工誤差。加工誤差的大小反映了加（jiā）工精度的高低。誤差越（yuè）大加工精度越低，誤差越小加工精度越（yuè）高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減（jiǎn）小機床誤差

 

（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（yòng）高精度的滾（gǔn）動軸承；

 

②采（cǎi）用高精度的（de）多油鍥動壓軸承（chéng）；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應（yīng）提高與軸（zhóu）承相配件的精度：

 

①提高箱體支撐（chēng）孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表（biǎo）麵的加工（gōng）精度；

 

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

 

（2）對滾動軸承適當（dāng）預緊

 

①可消除間隙（xì）；

 

②增加軸承剛度（dù）；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行（háng）調（diào）整

 

（1）試切法調整

 

通過試（shì）切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀（dāo）切削—再試切，如此反複直至達（dá）到所需（xū）尺寸。此法生產效率低，主（zhǔ）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

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就（jiù）必須重新磨刀。

 

4、減少（shǎo）傳動鏈傳（chuán）動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動（dòng），是保（bǎo）證傳動精度的重要原則，且越接近（jìn）末端的傳動（dòng）副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度應高於（yú）其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高（gāo）係統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有（yǒu）局部低（dī）剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐（chēng）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（bù）件中零件間結（jié）合（hé）麵的質量；

 

②給機床部（bù）件以預加載荷；

 

③提高工（gōng）件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式（shì）

 

（2）減小載（zǎi）荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小（xiǎo）切削力（lì）；

 

2）毛胚分組，盡量使調整（zhěng）中毛胚（pēi）加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加（jiā）消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工（gōng）藝過（guò）程。

 

7、減小工藝（yì）係統熱變形

 

（1）采用合（hé）理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱（rè）對稱（chēng）結構——在變速箱中（zhōng），將軸、軸承、傳動齒（chǐ）輪等對稱布置，可使箱壁（bì）溫升均勻，箱體變（biàn）形減小（xiǎo）；

 

2）合理（lǐ）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）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將（jiāng）粗精加（jiā）工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出（chū）去，減少機床（chuáng）熱變形；

 

4）對（duì）主軸軸承、絲杆螺母副（fù）、高（gāo）速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）采用強製式（shì）風冷、水冷等散熱措（cuò）施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加（jiā）速達（dá）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似的刀刃輪廓或近似的傳動關係（xì）進行（háng）加工而產生的誤差。加工原（yuán）理誤差多出現（xiàn）於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如（rú），加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀（dāo）製造方（fāng）便，采（cǎi）用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基（jī）本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒（chǐ）輪漸開線齒形產生了誤差（chà）。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即（jí） mπ），其中（zhōng） m是模數，而π是一（yī）個無理數，但是車床的配（pèi）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（gōng）件成形運動（螺旋運動）的不準確，造（zào）成螺（luó）距誤差。

 

在（zài）加工中，一般采用近似加工，在理論誤差可（kě）以滿（mǎn）足加工精度要求的前（qián）提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調（diào）整誤差（chà）

 

機床的（de）調整誤差是指由於（yú）調整不準確而產（chǎn）生（shēng）的誤差（chà）。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的（de）誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向元（yuán）件、分度機構、夾具體等的製造誤差（chà）；

 

（2）夾具裝配（pèi）後，以上各種（zhǒng）元（yuán）件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工（gōng）作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機（jī）床的製造（zào）誤差、安裝（zhuāng）誤差和磨損。主要包括機床導軌（guǐ）導向誤差、機床主軸回轉（zhuǎn）誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導軌導向（xiàng）精度——導軌副運動（dòng）件實際運動方向與理想運動方向的符（fú）合程度。主要包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎（wān）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（chuí）直麵內的（de）平行度誤差（chà）或垂直（zhí）度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響（xiǎng）

 

主要考慮導軌誤差引起刀具（jù）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水（shuǐ）平方向，垂直方向引起的導向（xiàng）誤差（chà）產（chǎn）生（shēng）的加工（gōng）誤差可以忽略；鏜（táng）削加（jiā）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垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引（yǐn）起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸（zhóu）端麵圓（yuán）跳動對加工（gōng）精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產（chǎn）生端麵與圓柱麵軸線（xiàn）垂直度誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距（jù）周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動（dòng）對（duì）加工（gōng）精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差表現為（wéi）其實際軸線（xiàn）在y軸坐標方向上作簡諧直（zhí）線運動，鏜（táng）床鏜（táng）出的孔為（wéi）橢圓形孔，圓度誤差為徑向（xiàng）圓跳（tiào）動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸（zhóu）線（xiàn）作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平（píng）均軸線距離（lí）的圓（yuán）。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加（jiā）工精度的影響：

 

①幾（jǐ）何軸線（xiàn）相對於平均軸線在空間成一定錐角的（de）圓錐軌跡，從各截麵看相當（dāng）於（yú）幾何軸心繞平均軸心作偏心（xīn）運動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平（píng）麵內作擺動，從各截（jié）麵看相當於實際軸線在一平麵（miàn）內作簡諧直線（xiàn）運動，而從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（chuán）動鏈的傳動誤差

 

機床（chuáng）傳動鏈的（de）傳動誤差是（shì）指傳動鏈中首末兩端傳（chuán）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（lì）和（hé）慣性力等作（zuò）用下會產生變形，從（cóng）而破壞了已調整好的工藝（yì）係統各組成部（bù）分的相互位置關係，導致（zhì）加工誤差的產生，並影響加工（gōng）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（zǒng）變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

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工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工（gōng）軸類零件來（lái）講，工件受力變形（xíng）使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件（jiàn）來（lái）講，單獨考慮機床或工件（jiàn）的（de）變形，加工（gōng）後工件的形狀與加工的軸類（lèi）零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件（jiàn）裝夾時，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（zào）成的加工誤差。

 

6、刀（dāo）具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據（jù）刀具的種類不同（tóng）而異。

 

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

 

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

 

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

 

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

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果（guǒ）存在與零件定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度，對於高精度加工，一些細小到目（mù）視不到的金屬屑都會影（yǐng）響到精度。這個影響因素（sù）會被（bèi）識別出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（yì）係統的熱變形（xíng）

 

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、熱輻射）產熱使工藝係統（tǒng）受熱而發生（shēng）變形，從而影響加工（gōng）精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝（yì）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（gōng）件均勻受熱和工件不均勻受熱（rè）兩種。

 

9、工件（jiàn）內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛（máo）胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直（zhí）帶來的殘餘（yú）應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。