數控機床加工（gōng）精（jīng）度常用的基本知識

　　

 

 

 

加工（gōng）精度（dù）主要用於生（shēng）產產品程（chéng）度，加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用（yòng）公差等級衡量，等級值（zhí）越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數（shù）值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小（xiǎo），反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有（yǒu）20個，其中IT01表示的話該零件加工精（jīng）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（jí）別。

 

任何加工方法所得到的實（shí）際（jì）參數都不會絕對（duì）準確，從零件的功能看，隻要加工誤差（chà）在零件圖要求的公差範圍（wéi）內，就（jiù）認為保證了加工精度。

 

機器的質量取（qǔ）決於零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量（liàng）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（líng）件加工後（hòu）的實際幾何（hé）參數（尺寸、形狀和位置）與（yǔ）理（lǐ）想幾（jǐ）何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤（wù）差的大小反映了加工精（jīng）度（dù）的高低。誤差越大加工精度越低（dī），誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床（chuáng）誤差

 

（1）提高（gāo）主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精（jīng）度 ：

 

①選（xuǎn）用高精度（dù）的（de）滾動軸承；

 

②采用高精（jīng）度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高（gāo）箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提（tí）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（chà）補償或相抵消。

 

（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。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係（xì）統進行調（diào）整

 

（1）試切（qiē）法調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量（liàng）—走刀切削—再試切，如此反複（fù）直至達到所需尺寸。此法（fǎ）生產效率低，主要用於單件（jiàn）小批生產。

 

（2）調整法

 

通（tōng）過預先調（diào）整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置（zhì）獲得所需尺寸。此法生產（chǎn）率（lǜ）高，主要用於大（dà）批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨（mó）損達到（dào）急劇磨損（sǔn）階段（duàn）前就必須重（chóng）新磨刀。

 

4、減少傳（chuán）動鏈（liàn）傳動誤（wù）差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短（duǎn），傳動精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝（yì）係統的受力變形

 

（1）提高係統的（de）剛度，特別是提（tí）高（gāo）工（gōng）藝係統（tǒng）中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設（shè）計

 

①盡量減少連接（jiē）麵的數目；

 

②防（fáng）止有局部低剛度環節（jiē）出（chū）現；

 

③應合理選擇基礎件、支（zhī）撐件的結構和截麵形（xíng）狀。

 

2）提高（gāo）連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量（liàng）；

 

②給機（jī）床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值（zhí）。

 

3）采用合理的裝夾（jiá）和定位方式（shì）

 

（2）減小載荷及其變（biàn）化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切（qiē）削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛（máo）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（gōng）序（xù）；

 

（2）合理安排工藝過（guò）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（pèi）基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸（zhóu）、軸承、傳動齒輪等對稱布置（zhì），可（kě）使箱壁溫升均勻，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）采用較小的切削（xuē）用量；

 

2）零件精度（dù）要求高時，將粗精（jīng）加工工序分開；

 

3）盡可（kě）能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形（xíng）；

 

4）對（duì）主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動的（de）導軌副等不能分（fèn）離的熱（rè）源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發熱（rè）或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷（lěng）等散熱措施。

 

（1）均衡溫（wēn）度場（chǎng）

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環（huán）境溫度

 

二（èr）、加工精度（dù）誤（wù）差的原因

 

1、加工原理誤（wù）差

 

加工原理誤差是指（zhǐ）采用了（le）近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加工原理（lǐ）誤差多出現於螺紋、齒（chǐ）輪、複雜曲麵加工中。

 

例（lì）如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀（dāo），為使滾刀製造方便，采用了（le）阿基米（mǐ）德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代（dài）替漸開線基本（běn）蝸杆，使齒輪漸開線齒形產（chǎn）生（shēng）了誤差（chà）。又如車削模數蝸（wō）杆時，由於蝸（wō）杆的螺距等於蝸輪的周（zhōu）節（即 mπ），其（qí）中 m是模數，而π是一個無理數，但是（shì）車床的配換齒（chǐ）輪的齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻（zhī）能將π化為（wéi）近似（sì）的分數值（π =3.1415）計算（suàn），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，一般采用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺（chǐ）寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調（diào）整誤差是指由（yóu）於（yú）調整不準確而產生的（de）誤差。

 

3、夾具的製造誤（wù）差和磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

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

 

（2）夾具裝配後，以上（shàng）各（gè）種元件工作麵間的相對尺寸誤（wù）差；

 

（3）夾具在使用過程（chéng）中工作表（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指機床的製造誤差、安裝誤差和磨（mó）損。主要包（bāo）括（kuò）機床導軌導向誤（wù）差、機床主（zhǔ）軸回轉誤差、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（jīng）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（chéng）度。主要包括：

 

① 導軌（guǐ）在（zài）水平麵內直線度Δy和垂直麵內的（de）直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩（liǎng）導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導（dǎo）軌對主軸回轉軸線在水平麵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（duì）切削（xuē）加工（gōng）的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在（zài）誤差敏感方向（xiàng）的相對位移。車削加工時誤差（chà）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；鏜削加工時誤差（chà）敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤（wù）差敏感方向為垂直方向，床身導軌在（zài）垂直平（píng）麵內（nèi）的直線度引起加工表麵直線度（dù）和平麵度（dù）誤差。

 

（2）機床（chuáng）主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實（shí）際回（huí）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（dòng）、主軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動。

 

1）主（zhǔ）軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無（wú）影（yǐng）響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動（dòng）對加工精度（dù）的影響：

 

①若徑向回（huí）轉誤差表現為其實際軸線（xiàn）在y軸坐標方向上作（zuò）簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響（xiǎng）；

 

②若主軸幾何軸線（xiàn）作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑（jìng）為刀尖（jiān）到平（píng）均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺（bǎi）動對加工精（jīng）度的影響：

 

①幾何軸線相對於平均（jun1）軸線在（zài）空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看（kàn）相當於幾何軸心繞平（píng）均軸心作偏心運動，而（ér）從軸向（xiàng）看各處偏（piān）心值不同；

 

②幾何軸（zhóu）線在某一平（píng）麵內作擺動，從各截麵看相當於實際軸（zhóu）線（xiàn）在一平麵內作簡諧直線運動，而從軸（zhóu）向看（kàn）各（gè）處跳動幅值不（bú）同（tóng）；

 

③實際上（shàng）主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩（liǎng）種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係（xì）統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各（gè）組成部分的相互（hù）位置關係，導致加工誤差的產生，並（bìng）影響加工過程的（de）穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的（de）總變形。

 

（1）切削（xuē）力對加工精（jīng）度的影響

 

隻考慮機（jī）床變形，對加工（gōng）軸類零件來講，機床受（shòu）力變形使加工工件呈（chéng）兩端粗、中間細的鞍（ān）形，即產生圓柱度誤差。隻（zhī）考（kǎo）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端細、中間粗的鼓形（xíng）。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與（yǔ）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不當，使工件產生相應的變（biàn）形，造成（chéng）的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀（dāo）具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類（lèi）不同而異（yì）。

 

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

 

（2）成型刀具（如成（chéng）型車刀（dāo）、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接（jiē）影響（xiǎng）工件的形（xíng）狀精度。

 

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

 

（4）一般刀具（如車（chē）刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對（duì）加工（gōng）精度無直接影響（xiǎng），但刀具易磨損。

 

7、加工現場（chǎng）環境影響

 

加工現場往往有許多細小金（jīn）屬屑（xiè），這些（xiē）金（jīn）屬屑如果存在與零件定（dìng）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（xiǎo）到目視（shì）不（bú）到的金屬屑都會影（yǐng）響到精度。這個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（rè）變形

 

在加工過（guò）程中（zhōng），由（yóu）於內部（bù）熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使（shǐ）工藝係統（tǒng）受熱（rè）而發（fā）生變形，從而影響加工精度。在大型工（gōng）件加工和精密加工中， 工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（rè）變形對加工金的的影（yǐng）響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生（shēng）：

 

（1）毛胚（pēi）製造和熱處理（lǐ）過程中（zhōng）產生的殘餘應力；

 

（2）冷（lěng）校（xiào）直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。