​數控機床加工（gōng）精度常用的基本知識

加工精度主要用於（yú）生產產品程度，加工精度與加工（gōng）誤差都是評（píng）價加工表麵幾（jǐ）何參數（shù）的術語。加工（gōng）精度（dù）用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之（zhī）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（líng）件加工精度最高（gāo）的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加（jiā）工精度中等級別。

任何加（jiā）工方法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在（zài）零件圖要求（qiú）的公差範圍內，就認為保證了加工（gōng）精度。

機器（qì）的（de）質量取決於零（líng）件的加工質量和機（jī）器的裝配質量，零件加工質（zhì）量包含（hán）零件加工精（jīng）度和表麵質量兩大部分。

機械加工精度（dù）是指零（líng）件加工後（hòu）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（jiān）的差異稱為（wéi）加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精（jīng）度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高（gāo）。

一、加工精度的調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高（gāo）主軸部件的製造精度

1）應提高軸承的回轉（zhuǎn）精（jīng）度 ：

①選用高精度的滾動軸承；

②采用（yòng）高精度的（de）多油鍥動（dòng）壓軸承；

③采用高精度的靜壓軸承。

2）應提高與軸承相配件的（de）精度：

①提高箱體（tǐ）支撐孔、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（dù）；

③測（cè）量及調（diào）節相應件的徑向跳動範圍，使誤（wù）差補償或相抵（dǐ）消。

（2）對滾動軸承適當預緊

①可消除間隙；

②增加軸承剛度；

③均化滾動體誤差。

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

2、對工藝係統進行調整

（1）試切法調整

通過試切—測量尺寸—調整刀具的（de）吃刀量（liàng）—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（lǜ）低，主要用於單件小批生（shēng）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，主要用於大批大量生產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺寸磨損達到（dào）急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤差（chà）

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

（2）采用降速傳動，是保證傳動精（jīng）度的重要原則（zé），且越接近末（mò）端的傳動副，其傳動比應越小；

（3）末端件精度（dù）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（tǒng）的剛度，特別是（shì）提高工（gōng）藝係統中薄弱（ruò）環節的（de）剛（gāng）度

1）合理的結構設計

①盡量減少連接麵（miàn）的數目；

②防止有局部（bù）低剛度（dù）環節出現；

③應合（hé）理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

2）提高連接表麵的接（jiē）觸剛（gāng）度

①提高機床部件中零件間結合麵的質量（liàng）；

②給機床（chuáng）部件（jiàn）以預加載荷（hé）；

③提（tí）高工件定位基準麵的（de）精度和（hé）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（xiǎo）載荷及其變化

1）合理選擇刀（dāo）具幾何參數和切削用（yòng）量，以減小（xiǎo）切（qiē）削（xuē）力；

2）毛胚分組，盡量使調（diào）整中毛胚加工餘量均（jun1）勻。

6、減少殘（cán）餘應力

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

（2）合理安排（pái）工藝過程。

7、減小工藝係統熱（rè）變形

（1）采用（yòng）合理的機床部件結構（gòu）及裝配基（jī）準

1）采用（yòng）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（bì）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）減少熱源的發熱和隔離熱源

1）采用（yòng）較（jiào）小的切削用量；

2）零件精度要求高時，將粗（cū）精加工工序分開；

3）盡可能將熱源從機床分離出（chū）去（qù），減少機床熱變形；

4）對主軸軸承、絲杆（gǎn）螺母副、高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（shǎo）發熱或用隔熱材料；

5）采用強製式風冷、水冷等散（sàn）熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加（jiā）速達到傳熱平衡

（3）控製（zhì）環境溫度

二（èr）、加工精度誤差的（de）原因

1、加工原理誤差

加工原理誤差是指（zhǐ）采用了（le）近似的刀刃輪廓或（huò）近似的傳動關係（xì）進行加工而產生的誤差（chà）。加工原理誤差多出現於螺（luó）紋、齒輪、複雜曲麵加工（gōng）中。

例如，加工漸開（kāi）線齒輪用的齒輪滾刀（dāo），為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基（jī）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生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數（shù），而π是一個無理數，但是車床（chuáng）的配換齒輪的齒（chǐ）數是有限的，選擇配換（huàn）齒輪時隻能將π化為近似（sì）的分數值（zhí）（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

在加工中，一（yī）般采（cǎi）用（yòng）近似加（jiā）工，在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），來提高生產率和經濟性。

2、調整誤差

機床的調整誤差是指由於調整不準確而（ér）產生的誤差。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要（yào）指：

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

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤（wù）差；

（3）夾具在（zài）使用過（guò）程中（zhōng）工作表（biǎo）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（wù）差和磨損（sǔn）。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

（1）機（jī）床導軌（guǐ）導向誤差

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

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

②前後兩導軌的（de）平行度（扭曲）；

③ 導軌對主軸回轉（zhuǎn）軸線在水平麵內和（hé）垂直麵內的平行度誤差或垂直度（dù）誤差。

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刀具與工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方向，垂直方向（xiàng）引起的導向誤差產生的加工誤（wù）差可以忽略；鏜削（xuē）加工時誤差敏感方向（xiàng）隨刀（dāo）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（zhí）平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

（2）機床主軸回轉誤差

機（jī）床主軸回（huí）轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂（piāo）移。主要包括主（zhǔ）軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

1）主軸端麵圓跳動（dòng）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（chǎn）生（shēng）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（chǎn）生螺距周期誤差。

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軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線（xiàn）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（de）孔沒什麽影響；

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

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的（de）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（jì），從各截麵看（kàn）相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心（xīn）作偏心運動，而從軸向看各處偏（piān）心值不同；

②幾何軸線在某一平麵內作（zuò）擺動，從各截麵（miàn）看相當於實際軸線（xiàn）在一平麵內作簡諧直（zhí）線運動，而從軸（zhóu）向看各處跳動幅（fú）值不同；

③實際上主（zhǔ）軸幾何軸線的傾角擺動為（wéi）上述兩種的疊加（jiā）。

（3）機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差

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

5、工（gōng）藝係統受力變形

工藝係統（tǒng）在切削力、夾緊力、重力和慣（guàn）性力（lì）等作用下（xià）會產生變形，從而破壞（huài）了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件（jiàn）變形（xíng）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），對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔（kǒng）類零件來講，單獨考慮（lǜ）機床或工件的變形，加工（gōng）後工件的形（xíng）狀與加工（gōng）的（de）軸類零（líng）件相（xiàng）反。

（2）夾緊（jǐn）力對加工精度的影響

工件裝夾時，由於工件剛（gāng）度較低或夾（jiá）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、刀具的製造誤（wù）差和磨（mó）損

刀具誤差對加（jiā）工精度的影響根據刀具的種類不同而（ér）異。

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀（dāo）及圓（yuán）拉刀（dāo）等（děng））的尺寸精度直接影響工件的尺寸精（jīng）度。

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

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

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影（yǐng）響（xiǎng），但刀具易磨損。

7、加工（gōng）現場環境（jìng）影響

加工現場往往有許多細小金屬（shǔ）屑，這些金屬屑如果（guǒ）存在與零件定位麵或定（dìng）位孔位置就會影（yǐng）響零件加工精度，對於（yú）高（gāo）精度加工，一些細小到目視不到的金屬（shǔ）屑都（dōu）會影響到精度。這個影響因素（sù）會被識別出來但並無十分到位（wèi）的方法來杜絕，往（wǎng）往（wǎng）對操作員的作業手法依賴很高（gāo）。

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）或（huò）外（wài）部熱源（環（huán）境溫度、熱輻射（shè））產熱使工藝（yì）係統受熱而發生（shēng）變形，從而影響加工精度。在（zài）大型工件加工和精（jīng）密加工中（zhōng）， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占（zhàn）加工總誤差的40%-70%。

工件熱變形對加（jiā）工金的的影響包（bāo）括工件均勻受熱和工件不（bú）均勻受熱兩（liǎng）種。

9、工件內（nèi）部的殘餘應力

殘餘應力（lì）的產生：

（1）毛胚製（zhì）造和熱處理過程中產（chǎn）生（shēng）的殘餘應力；

（2）冷校直（zhí）帶來的殘餘應（yīng）力；

（3）切削加工帶（dài）來的殘（cán）餘應力。