數控機床加工精度常用的基（jī）本知識

　　

加工（gōng）精度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都是評價加工表麵（miàn）幾何參數的（de）術語。加工精度用公差等級衡（héng）量，等級值越小，其精度越高；加（jiā）工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高（gāo），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（zhōng）IT01表示的話（huà）該零（líng）件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法所（suǒ）得到的實（shí）際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要（yào）加工誤差在（zài）零件圖要求的公差（chà）範圍內（nèi），就認為保證了加（jiā）工精度。

 

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

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺（chǐ）寸、形狀和位置（zhì））與理想幾何參數相符合的程（chéng）度。它們之間的（de）差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反（fǎn）映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的（de）調整方法

 

1、減（jiǎn）小機（jī）床誤差

 

（1）提高主軸部件（jiàn）的製造精度

 

1）應提高軸承的回（huí）轉精度 ：

 

①選用高精度的滾（gǔn）動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥（qiè）動壓軸承；

 

③采（cǎi）用高精（jīng）度的靜壓（yā）軸承。

 

2）應（yīng）提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱體（tǐ）支撐孔（kǒng）、主軸軸頸（jǐng）的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸承相配合（hé）表麵的加工精度；

 

③測量及調節（jiē）相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或（huò）相抵消。

 

（2）對滾動軸承適（shì）當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增（zēng）加軸（zhóu）承（chéng）剛度（dù）；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不（bú）反映到工件上。

 

2、對（duì）工藝係統（tǒng）進行調整（zhěng）

 

（1）試切法調整

 

通過試（shì）切（qiē）—測量尺寸—調整刀具的（de）吃（chī）刀量—走刀切削—再試（shì）切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效（xiào）率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通（tōng）過預先調整好機床（chuáng）、夾具（jù）、工件和刀具的相（xiàng）對位置獲得所需尺寸。此法生產（chǎn）率高（gāo），主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨（mó）損（sǔn）

 

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

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短（duǎn），傳動精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高（gāo）於其他傳動件（jiàn）。

 

5、減小工藝係統的受力（lì）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（jié）構設計

 

①盡量減少連（lián）接麵（miàn）的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合（hé）理選擇基礎件、支撐件的結構（gòu）和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提（tí）高機（jī）床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部（bù）件（jiàn）以預加載荷；

 

③提高工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（fāng）式

 

（2）減小載荷及（jí）其變化

 

1）合理（lǐ）選擇刀具幾何參數和切削（xuē）用（yòng）量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安（ān）排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機（jī）床（chuáng）部件結構及裝配（pèi）基（jī）準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動（dòng）齒輪（lún）等對稱布置，可使箱（xiāng）壁溫升均勻，箱（xiāng）體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基準（zhǔn）。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用（yòng）較小（xiǎo）的（de）切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工（gōng）工序（xù）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）對主軸軸承、絲杆螺母副（fù）、高速運動的導（dǎo）軌（guǐ）副等不能（néng）分離的熱源，從（cóng）結構、潤滑等方麵（miàn）改善其摩擦特性，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（héng）溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二（èr）、加工精度（dù）誤差的原因

 

1、加工原（yuán）理誤差

 

加工原理誤（wù）差是指采（cǎi）用（yòng）了（le）近似的刀刃輪廓或近（jìn）似的傳動關係進行加（jiā）工而產生（shēng）的誤差。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪（lún）用的齒輪滾刀，為使滾刀製造（zào）方便，采用了阿基米德（dé）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（wō）杆的螺距等於蝸（wō）輪的周節（即 mπ），其中 m是模（mó）數，而π是一個無理數，但是車床的（de）配換齒輪的齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能將π化（huà）為近（jìn）似的分數值（zhí）（π =3.1415）計算（suàn），這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋（xuán）運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加（jiā）工，在理論誤（wù）差可以滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差（chà）），來提（tí）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（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、夾（jiá）具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種（zhǒng）元件工作麵間的（de）相（xiàng）對（duì）尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過（guò）程中工作表麵的（de）磨損。

 

4、機床（chuáng）誤差

 

機床誤差是指（zhǐ）機床（chuáng）的製（zhì）造（zào）誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉（zhuǎn）誤差（chà）、機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

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

 

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

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂（chuí）直麵內的平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

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感（gǎn）方向的（de）相對位移。車削加工時誤（wù）差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時（shí）誤差（chà）敏感方向隨刀（dāo）具回轉而變化（huà）；刨削加工時誤（wù）差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂（chuí）直平麵內的直線度引（yǐn）起加工表麵直線度和平（píng）麵（miàn）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軸線對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何（hé）軸（zhóu）線傾角擺動。

 

1）主（zhǔ）軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加（jiā）工圓柱麵時無影響；

 

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

 

③加（jiā）工螺紋（wén）時（shí），將產生螺距周期誤差。

 

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運動，鏜床鏜出的孔（kǒng）為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓（yuán）跳動幅（fú）值；而車床車出（chū）的孔沒什麽影響（xiǎng）；

 

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（yuán）。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各（gè）截麵看相當於幾何軸心繞（rào）平均軸心作偏心（xīn）運動，而從軸向看（kàn）各處偏心值不同；

 

②幾何軸（zhóu）線（xiàn）在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實際軸線在一平麵（miàn）內作簡諧直（zhí）線（xiàn）運動，而（ér）從（cóng）軸（zhóu）向（xiàng）看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動（dòng）鏈的傳動誤（wù）差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩（liǎng）端傳動元件（jiàn）之間（jiān）的（de）相對運動誤差。

 

5、工藝係（xì）統（tǒng）受力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形，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（chéng）的穩定性。主要考慮機（jī）床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加（jiā）工軸類零件來講，機床受力變形使（shǐ）加工工件呈（chéng）兩端粗、中間（jiān）細的鞍形，即產生圓柱度（dù）誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩（liǎng）端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考（kǎo）慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與（yǔ）加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對（duì）加（jiā）工精度的影響

 

工（gōng）件裝夾時，由於工件剛度較（jiào）低或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的變形，造成的加（jiā）工誤差（chà）。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具（jù）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（jīng）度直接影響工件的尺寸精度（dù）。

 

（2）成型刀（dāo）具（如（rú）成（chéng）型（xíng）車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形（xíng）狀精度（dù）將直接影響工件的（de）形狀精（jīng）度。

 

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

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精（jīng）度對加工精度無（wú）直接（jiē）影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境（jìng）影（yǐng）響

 

加工現場往往（wǎng）有許多細小金屬屑，這些金（jīn）屬屑如果存在與零件定位麵（miàn）或定位孔位置就會影響零件（jiàn）加工精（jīng）度，對於高精（jīng）度加工（gōng），一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到（dào）精度。這個（gè）影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，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（zài）加工過程（chéng）中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱（rè））或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工（gōng）精度。在大型工件加工和精（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形引起（qǐ）的加工誤差占加工總誤差（chà）的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工件（jiàn）不均勻受熱兩種（zhǒng）。

 

9、工件內（nèi）部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和（hé）熱處理過程中產生的殘（cán）餘應（yīng）力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切（qiē）削加工（gōng）帶來（lái）的殘餘應力。