​數控機床加工精度常用的基本知識

加（jiā）工精度主要用於生（shēng）產產品程（chéng）度，加工精度（dù）與加工誤差都是評價加工表麵幾（jǐ）何參數的術語。加工（gōng）精度用公差（chà）等級（jí）衡量，等級值（zhí）越（yuè）小，其精度（dù）越高（gāo）；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，反之亦（yì）然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一（yī）共有20個，其（qí）中IT01表示的話該零件加工精（jīng）度最高的，IT18表示的話該（gāi）零件加工精度（dù）是最低（dī）的 ，一般上（shàng）IT7、IT8是加工精度中等（děng）級別。

任何加工（gōng）方法所得到的實際（jì）參數都不會（huì）絕對（duì）準確，從零件的功（gōng）能（néng）看，隻要加工誤差在零件（jiàn）圖要（yào）求的公差範圍內，就認為保證（zhèng）了（le）加工精度。

機器（qì）的質量取（qǔ）決（jué）於零（líng）件的加工質量和機器的（de）裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分（fèn）。

機械加工（gōng）精度是指零件加工後的實（shí）際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合（hé）的程度。它們（men）之間的差異稱為加工誤差。加工（gōng）誤差（chà）的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加（jiā）工精度越高。

一、加工精度的調整方法

1、減小機（jī）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（jīng）度 ：

①選用高精（jīng）度的滾動軸承；

②采用高精度的多油鍥動壓（yā）軸承；

③采（cǎi）用高精度的（de）靜壓軸承。

2）應提高（gāo）與軸承相配件（jiàn）的精度：

①提（tí）高箱體支撐（chēng）孔、主軸軸頸的加工精（jīng）度（dù）；

②提高與軸承相配合（hé）表麵的加工精度；

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—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

（2）調整（zhěng）法

通過（guò）預先調整好機床、夾具、工件和刀具（jù）的相對位（wèi）置獲得所需尺寸。此法生產率（lǜ）高，主要用於大批大（dà）量生產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重新（xīn）磨刀。

4、減少傳動鏈傳動誤差

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳（chuán）動精度高（gāo）；

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

（3）末端件精度應（yīng）高（gāo）於其他傳（chuán）動（dòng）件。

5、減小工藝係統（tǒng）的受力變（biàn）形

（1）提高（gāo）係（xì）統的剛度，特（tè）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防止有局部低剛度環節出（chū）現；

③應合理選擇基礎（chǔ）件、支撐件的結構和截麵形（xíng）狀。

2）提高連接表麵的接觸剛度

①提（tí）高機床部件中零件間結合麵的（de）質量；

②給機床部件（jiàn）以預加載荷；

③提高工件定位基（jī）準麵的精度（dù）和減小它的表麵粗糙度值。

3）采用合理（lǐ）的裝夾（jiá）和定位方式

（2）減小載荷及其變（biàn）化

1）合理選擇刀具幾（jǐ）何參數和（hé）切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分（fèn）組，盡量使（shǐ）調整中毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力

（1）增加消除內應力的（de）熱處理工序；

（2）合理安排工藝過程。

7、減小工藝係統熱變形（xíng）

（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（zài）變速箱中，將軸（zhóu）、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形（xíng）減小；

2）合理選擇機（jī）床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的發熱和隔（gé）離熱源

1）采用（yòng）較小的切削用量；

2）零件精度要（yào）求高時（shí），將粗精加工工序分開；

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機（jī）床熱變形；

4）對主（zhǔ）軸軸承、絲杆螺（luó）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，減少發熱或用隔（gé）熱材料；

5）采用強（qiáng）製式風冷、水冷等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速達到傳（chuán）熱平衡

（3）控製環境溫度

二、加工精度誤差的原因

1、加（jiā）工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪（lún）廓或近似的傳動關係進（jìn）行加工而產生的誤差。加工原（yuán）理誤差多出（chū）現於螺紋（wén）、齒（chǐ）輪、複雜曲麵加工中。

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便（biàn），采用了阿基米（mǐ）德基本（běn）蝸杆或（huò）法向直廓基本蝸杆代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於（yú）蝸杆的螺距等於（yú）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數是有限的，選擇配換齒（chǐ）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（chéng）螺距誤（wù）差（chà）。

在加工中，一般（bān）采用近似加工，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），來提高生（shēng）產率和經濟性。

2、調（diào）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（wù）差。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤（wù）差主要指：

（1）定位元件、刀具導向元件、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（de）相對尺寸誤差；

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損。

4、機床誤差

機床誤（wù）差是指機床的製造誤差、安裝誤差（chà）和磨損（sǔn）。主要包括機床（chuáng）導（dǎo）軌導向誤差、機（jī）床主軸回轉誤差（chà）、機床傳動鏈的傳動誤（wù）差。

（1）機床導軌導向誤差

1）導軌導向精度（dù）——導軌（guǐ）副運動件實（shí）際運動方向與理（lǐ）想運動方向的符合程度。主要包（bāo）括：

① 導軌在水平（píng）麵內直線度Δy和垂直麵內的直（zhí）線度Δz（彎曲）；

②前後（hòu）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直麵內的平（píng）行度誤差或垂直度誤差。

2）導軌導向（xiàng）精度對切削加工的影響

主要考（kǎo）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（chē）削加（jiā）工時誤差（chà）敏感方向為水平方（fāng）向（xiàng），垂直方向引起的導向（xiàng）誤（wù）差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工（gōng）時誤差敏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（chuáng）身（shēn）導軌（guǐ）在垂直平麵內的直線度引起（qǐ）加工表麵直線度和平麵度誤差。

（2）機（jī）床主軸回轉誤差

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理（lǐ）想回（huí）轉軸線的（de）漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑（jìng）向圓跳動、主軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動（dòng）。

1）主軸端麵（miàn）圓跳動對加（jiā）工精度的影響：

①加工圓柱麵（miàn）時無影響；

②車、鏜端（duān）麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵（miàn）平（píng）麵（miàn）度誤差（chà）；

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

2）主軸徑（jìng）向（xiàng）圓跳動對加工（gōng）精（jīng）度的影（yǐng）響：

①若徑向回轉誤差表現為（wéi）其（qí）實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動，鏜床（chuáng）鏜出的孔為橢圓（yuán）形孔，圓（yuán）度誤差為徑（jìng）向圓跳（tiào）動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

②若主軸幾何軸線作偏心運（yùn）動，無論（lùn）車、鏜都（dōu）能得到一（yī）個半（bàn）徑為刀尖到平均（jun1）軸線距離的圓。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

①幾何軸線相對於平（píng）均（jun1）軸（zhóu）線在（zài）空間成一定錐（zhuī）角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於（yú）幾何軸心繞平均軸心作偏（piān）心運動，而從軸向看各處偏心值不同（tóng）；

②幾何軸線在某一平（píng）麵（miàn）內作擺動，從各截麵看相當於實際軸（zhóu）線在一平麵內作（zuò）簡諧直線運動，而從軸（zhóu）向（xiàng）看各處（chù）跳動幅值不同；

③實際上主軸幾（jǐ）何軸線的傾角擺（bǎi）動為上述兩種的疊（dié）加。

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

機（jī）床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末（mò）兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝係統（tǒng）在切削力、夾緊力（lì）、重力和慣性力等作用下（xià）會產生變形，從而破壞了已調整好（hǎo）的工藝係（xì）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（guò）程（chéng）的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統（tǒng）的總（zǒng）變形。

（1）切削（xuē）力對加工精度的影響

隻考（kǎo）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（chǎn）生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工（gōng）軸類零件來講，工件受力變形使加工後（hòu）工件呈兩端細、中間粗的（de）鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件（jiàn）的形狀與（yǔ）加工的軸類零件相（xiàng）反。

（2）夾緊力對加（jiā）工精（jīng）度的影響

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

6、刀具的製造誤差和磨損

刀具誤差對加工精（jīng）度的（de）影響根據刀具的種類不同而異。

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸（jiǎo）刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工（gōng）件（jiàn）的尺寸精度。

（2）成型刀（dāo）具（如成型車刀、成型銑（xǐ）刀、成型砂輪等）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、花鍵滾刀（dāo）、插齒刀具（jù）等）的刀刃形狀誤差會影響加工表麵的形狀精度。

（4）一般刀具（如（rú）車刀、鏜（táng）刀、銑刀），其製造精度對加工（gōng）精度無直（zhí）接（jiē）影響（xiǎng），但刀具易磨（mó）損。

7、加工現場環境影響

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

8、工藝係統的熱變（biàn）形（xíng）

在加工過程中，由於內部熱源（yuán）（切削熱（rè）、摩擦熱）或外部熱（rè）源（環境溫度、熱輻射（shè））產熱使工藝係統受熱而發生變（biàn）形，從（cóng）而影響（xiǎng）加工精度。在大型工件加工和精密加工（gōng）中， 工藝係統熱變形引起的（de）加工誤差占加工總誤（wù）差的（de）40%-70%。

工件熱變形對加工（gōng）金（jīn）的的影（yǐng）響包括工件（jiàn）均勻受熱和工（gōng）件不均勻受熱（rè）兩種。

9、工件內部的殘餘應（yīng）力

殘餘應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中產（chǎn）生的（de）殘餘應力；

（2）冷（lěng）校直帶來的殘餘應（yīng）力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。