數控機床加工精（jīng）度常用的基本知識

　　

加工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價加工表（biǎo）麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精（jīng）度越高（gāo）；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大（dà）。加（jiā）工精度高，就是加工誤（wù）差小，反之亦然。公差等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話（huà）該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低（dī）的（de） ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件（jiàn）的功能看，隻要加工誤差（chà）在零件圖要求（qiú）的公差範圍內，就認為保證了加工（gōng）精度。

 

機器的質量取決於零（líng）件的加工質量（liàng）和機器的裝配質量，零件加工質（zhì）量包含零件加（jiā）工精度和表麵質（zhì）量兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的（de）實際幾何參（cān）數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參（cān）數相符合的程度。它（tā）們（men）之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精（jīng）度（dù）的高低（dī）。誤差（chà）越大加工（gōng）精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加（jiā）工（gōng）精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主（zhǔ）軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動（dòng）軸承；

 

②采用高精（jīng）度的多油鍥動壓軸承；

 

③采（cǎi）用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸（zhóu）承相配件的精度：

 

①提（tí）高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的（de）加工精度；

 

③測量及（jí）調節相（xiàng）應（yīng）件的徑向跳動範圍，使誤差補償（cháng）或相抵消。

 

（2）對（duì）滾動軸（zhóu）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（chà）。

 

（3）使（shǐ）主軸回轉精度不反映到工（gōng）件上。

 

2、對工藝（yì）係統進行調整

 

（1）試切法調整（zhěng）

 

通（tōng）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（zhí）至達到所需尺寸。此法生產效率低（dī），主（zhǔ）要用於單件小（xiǎo）批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀（dāo）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（chǐ）寸（cùn）磨損達到急（jí）劇磨（mó）損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高（gāo）於其（qí）他傳動件。

 

5、減小工藝係統的（de）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）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目（mù）；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件（jiàn）的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接（jiē）表麵的接觸剛度

 

①提（tí）高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件（jiàn）定位基準麵的精度和減小它（tā）的表麵粗糙度值。

 

3）采用（yòng）合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合（hé）理選擇刀具幾何參數（shù）和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組（zǔ），盡量（liàng）使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除（chú）內應力的熱（rè）處理工（gōng）序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用（yòng）熱對（duì）稱結構——在變（biàn）速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對（duì）稱布置（zhì），可（kě）使箱壁溫升均勻（yún），箱體變形減小；

 

2）合（hé）理選擇機床零部件的裝（zhuāng）配基準。

 

（2）減少熱源的（de）發熱和隔離熱源（yuán）

 

1）采用較小的（de）切削用量；

 

2）零件精（jīng）度要求高時，將粗（cū）精加工工序（xù）分（fèn）開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，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（guǐ）副等不能分離的（de）熱源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特（tè）性，減少發（fā）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）控製環境溫（wēn）度

 

二、加工精度誤差的（de）原因

 

1、加（jiā）工原（yuán）理誤差（chà）

 

加工原理（lǐ）誤差是指采用了（le）近似的刀刃輪（lún）廓或近（jìn）似的傳動關係進行加工（gōng）而產生的誤差。加工（gōng）原理誤（wù）差多出現於螺紋（wén）、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀（dāo），為使滾刀製（zhì）造方便，采用了（le）阿基米德（dé）基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（chǎn）生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距（jù）等於蝸（wō）輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無（wú）理數（shù），但是車床的配換齒輪的齒數是有限的，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（zhè）就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋（xuán）運動）的（de）不準確，造成螺距誤差。

 

在（zài）加工中，一般采用近（jìn）似加工，在理論誤差可（kě）以滿足加工精度要求的（de）前提下（《=10%-15%尺（chǐ）寸公（gōng）差），來提高生產率（lǜ）和經濟性。

 

2、調（diào）整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整（zhěng）不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤（wù）差和磨（mó）損

 

夾具的誤差主要（yào）指（zhǐ）：

 

（1）定位元（yuán）件、刀具導（dǎo）向元件、分度機構、夾具體等（děng）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差；

 

（3）夾具在使用過（guò）程中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機（jī）床誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌（guǐ）導向誤差、機床主（zhǔ）軸回轉誤（wù）差、機床傳（chuán）動鏈的傳（chuán）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（dòng）件實際（jì）運動方向與理想運動方向的符合程（chéng）度（dù）。主要（yào）包括：

 

① 導軌在水（shuǐ）平（píng）麵內（nèi）直線度Δy和垂直麵（miàn）內的直（zhí）線度Δz（彎曲）；

 

②前（qián）後兩導（dǎo）軌的平（píng）行度（dù）（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵（miàn）內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（qiē）削加（jiā）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（gōng）時誤差敏感方向為水平方向，垂直（zhí）方向引起的導向誤差產（chǎn）生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；刨削加工時誤（wù）差敏感方向為垂（chuí）直方向，床身導（dǎo）軌在垂直（zhí）平麵內的（de）直線度引起加工表（biǎo）麵直線度和（hé）平麵度誤差。

 

（2）機床（chuáng）主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差（chà）是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主（zhǔ）軸端麵（miàn）圓（yuán）跳動（dòng）、主軸徑向圓跳動、主軸（zhóu）幾何軸線傾角擺動。

 

1）主（zhǔ）軸端麵圓跳動對加工精（jīng）度的影響（xiǎng）：

 

①加工圓（yuán）柱麵時無影響（xiǎng）；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂（chuí）直度誤（wù）差或端麵平麵度（dù）誤（wù）差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差（chà）。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

 

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（xíng）孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心（xīn）運動，無論（lùn）車、鏜（táng）都能得（dé）到（dào）一個半徑為（wéi）刀尖到（dào）平均軸線距離的圓（yuán）。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度（dù）的（de）影響：

 

①幾何軸線相（xiàng）對於平均軸線在空（kōng）間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向（xiàng）看各處偏心（xīn）值不同；

 

②幾何軸線在某（mǒu）一平麵內（nèi）作擺動，從各截麵看相當於實際軸線在一平麵內作簡諧直線運動，而從軸向看各處跳（tiào）動幅值不同；

 

③實際（jì）上（shàng）主軸幾何軸線的傾角擺動為上述（shù）兩種的疊（dié）加。

 

（3）機（jī）床傳（chuán）動鏈（liàn）的（de）傳動（dòng）誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末（mò）兩端傳動（dòng）元件之（zhī）間的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形（xíng）

 

工藝係（xì）統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下（xià）會產生變形，從而破壞了已（yǐ）調整好的工藝係統各組（zǔ）成部分的相互位置關係，導致加（jiā）工（gōng）誤差的產生，並影響加工過程（chéng）的穩定（dìng）性（xìng）。主要（yào）考慮機床變形（xíng）、工件變形（xíng）以及（jí）工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來（lái）講，機床受力變形使加工工（gōng）件呈兩端粗、中間細的鞍（ān）形，即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻考（kǎo）慮工件變形（xíng），對（duì）加工軸類零件來講，工件（jiàn）受力變形使（shǐ）加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的（de）變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

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

 

6、刀具的製造誤（wù）差和磨損

 

刀具誤差對加工精度（dù）的影響根據刀具的種類不同而異。

 

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

 

（2）成（chéng）型刀（dāo）具（如成（chéng）型車（chē）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（dù）。

 

（3）展成刀具（如（rú）齒輪滾刀、花鍵滾刀、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（jù）（如車刀、鏜刀、銑（xǐ）刀），其製造精度（dù）對加工精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影（yǐng）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（wèi）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（dào）目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出（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（yī）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（qiē）削熱、摩擦熱）或外部熱源（環（huán）境溫（wēn）度、熱（rè）輻射）產熱使工藝係統（tǒng）受熱而發生變形（xíng），從而影響加工精度。在大型工件加工（gōng）和精密加工中， 工（gōng）藝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（biàn）形對加工金的的（de）影響包括工（gōng）件均勻受熱和工件不均勻受熱兩（liǎng）種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛（máo）胚製造和熱（rè）處理過程中產生的殘餘應力（lì）；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘（cán）餘應力。