數控機床加工精度常用的基本知識

　　

 

 

 

加工精（jīng）度主要用於生（shēng）產產品程度，加工精度與加工誤（wù）差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工（gōng）精度用公差等級衡量，等級（jí）值越小，其精度越高；加工誤差用數（shù）值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等（děng）級（jí）從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工（gōng）精度最高的（de），IT18表示的話該（gāi）零件（jiàn）加（jiā）工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任（rèn）何加工方法所（suǒ）得到（dào）的實際參數都不（bú）會絕對準確，從（cóng）零件的功能看，隻要加工誤差在零件（jiàn）圖要求的公差範圍內，就認（rèn）為保證了加工精度（dù）。

 

機器的質（zhì）量取決於零件的加工（gōng）質量和機器的裝（zhuāng）配質量，零件加（jiā）工質量（liàng）包含（hán）零件加（jiā）工精度（dù）和表麵質（zhì）量兩大部分（fèn）。

 

機械加（jiā）工精度是指零件加工後的（de）實際幾何參數（尺（chǐ）寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度（dù）。它們之間的差異稱為加工誤（wù）差。加工（gōng）誤差的大小反映了加（jiā）工精度的高低。誤（wù）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（dù）的調整方法

 

1、減小機床（chuáng）誤（wù）差

 

（1）提高主（zhǔ）軸（zhóu）部件的製造精（jīng）度

 

1）應提高（gāo）軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采（cǎi）用高精度的靜壓軸承（chéng）。

 

2）應提高與軸承相配件的精（jīng）度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表（biǎo）麵的加工精度；

 

③測量及調節相（xiàng）應（yīng）件的徑向（xiàng）跳動範圍，使（shǐ）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（zēng）加（jiā）軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸（zhóu）回轉精（jīng）度不反映到工件上。

 

2、對工藝係（xì）統進行調整

 

（1）試（shì）切法調整

 

通過試（shì）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（lǜ）低，主要（yào）用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置（zhì）獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用（yòng）於（yú）大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺（chǐ）寸磨損達到急劇磨損階段前（qián）就必須重新磨刀。

 

4、減少傳（chuán）動（dòng）鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳（chuán）動精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高於其他（tā）傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係（xì）統中薄弱環節的剛度（dù）

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少（shǎo）連接麵的數目；

 

②防止（zhǐ）有（yǒu）局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支（zhī）撐件的結（jié）構和截麵形狀。

 

2）提高（gāo）連接表麵的接（jiē）觸剛度（dù）

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部（bù）件以預加載荷；

 

③提高工件定（dìng）位基準麵（miàn）的精度和減小它的表麵粗糙度值（zhí）。

 

3）采用合理（lǐ）的（de）裝夾和定位方式

 

（2）減小載（zǎi）荷（hé）及其變化

 

1）合理選擇刀（dāo）具（jù）幾何參數和切削用量，以減（jiǎn）小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整（zhěng）中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增（zēng）加消除內應力的熱處理工序；

 

（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——在變（biàn）速箱中，將軸、軸承、傳動齒（chǐ）輪等對稱布置，可使箱壁溫（wēn）升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的（de）裝配基（jī）準。

 

（2）減（jiǎn）少熱源的發熱和隔（gé）離熱源

 

1）采（cǎi）用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從（cóng）機床分（fèn）離（lí）出去，減少（shǎo）機床熱變（biàn）形；

 

4）對（duì）主軸軸承、絲杆（gǎn）螺母副、高速運動（dòng）的導軌副等不能分離的（de）熱源，從結（jié）構、潤滑等方麵改善其摩擦特（tè）性，減少發熱或（huò）用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措（cuò）施。

 

（1）均衡（héng）溫度場

 

（2）加（jiā）速（sù）達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的原（yuán）因

 

1、加工原理（lǐ）誤差

 

加工原理誤差是指（zhǐ）采用了近似的刀刃輪廓或近似（sì）的傳動（dòng）關係進行加工而產生的誤差。加（jiā）工原理誤差（chà）多出現於螺紋、齒輪、複雜曲（qǔ）麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾（gǔn）刀製造方便，采用了阿（ā）基米德基本蝸（wō）杆或法向直廓基本蝸杆代替（tì）漸開線基（jī）本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了（le）誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於（yú）蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模（mó）數（shù），而π是一個無理數（shù），但是車床的配換齒輪的齒數是有限的（de），選擇配（pèi）換齒輪（lún）時隻能將π化為近似的分數值（zhí）（π =3.1415）計算，這就將引起刀（dāo）具（jù）對於工件成形運（yùn）動（螺旋運動）的不準確（què），造（zào）成螺距誤差。

 

在加工中，一（yī）般采用（yòng）近似加工，在理論誤差可以滿足（zú）加工精度要求的前提下（xià）（《=10%-15%尺寸（cùn）公差），來提高生產率和（hé）經濟性。

 

2、調（diào）整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調（diào）整不準確而產生的（de）誤差。

 

3、夾具的製造誤差和（hé）磨（mó）損（sǔn）

 

夾具的誤（wù）差主要指：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導向元件、分度機構、夾具體（tǐ）等的製造誤（wù）差；

 

（2）夾具（jù）裝配後（hòu），以（yǐ）上（shàng）各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程（chéng）中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指機床的製造誤差、安裝（zhuāng）誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機床（chuáng）主軸回轉誤差、機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

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

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後（hòu）兩導軌的平（píng）行度（扭曲）；

 

③ 導軌（guǐ）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）導軌導向精度對切削加工的影響（xiǎng）

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向（xiàng）的相對位移。車削加工時誤（wù）差敏感方向為水平方（fāng）向，垂直方向引起的導向誤（wù）差產生的加工誤差可（kě）以忽略（luè）；鏜削加工時（shí）誤差敏感方向隨刀具回轉而變（biàn）化；刨削加工時誤（wù）差敏感方向為垂直方向（xiàng），床身導軌在垂直平麵內的直（zhí）線（xiàn）度引起加工表麵直線度和平麵度（dù）誤差。

 

（2）機（jī）床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸（zhóu）端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱（zhù）麵軸線垂直度誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距（jù）周期（qī）誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表現為其（qí）實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直（zhí）線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何（hé）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軸線距離的圓（yuán）。

 

3）主（zhǔ）軸幾何軸線傾角擺動（dòng）對加工精度的影響（xiǎng）：

 

①幾何軸線相（xiàng）對於平均（jun1）軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從（cóng）各截麵看相當於幾（jǐ）何軸心繞平均軸心作偏心運（yùn）動，而從軸（zhóu）向看各處偏心值不同；

 

②幾何（hé）軸線在某一平（píng）麵內作擺動（dòng），從（cóng）各截麵看相當於實際軸線在（zài）一平麵內作簡諧（xié）直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸（zhóu）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（chuán）動誤差

 

機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差是（shì）指（zhǐ）傳動鏈中（zhōng）首末兩端（duān）傳動（dòng）元件之間的相對運動誤（wù）差。

 

5、工藝係統受力變形

 

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（biàn）形，從而破壞了已（yǐ）調整（zhěng）好的工藝係統各組（zǔ）成（chéng）部分的（de）相互位置（zhì）關係，導致加工誤差的（de）產生，並影響加工過程的（de）穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形（xíng）。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變（biàn）形，對加工（gōng）軸類零件來（lái）講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形（xíng），即產（chǎn）生圓（yuán）柱度誤差。隻考慮工（gōng）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（jiān）粗的鼓形。而對加工孔類（lèi）零件來講，單（dān）獨考慮機床或工（gōng）件（jiàn）的變形，加工後工件的形狀與加工的軸（zhóu）類（lèi）零（líng）件相反。

 

（2）夾（jiá）緊力對加工精度的影響

 

工件裝（zhuāng）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形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨（mó）損（sǔn）

 

刀（dāo）具誤差對加工精度的影響根（gēn）據刀具的（de）種類不（bú）同而異。

 

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

 

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型（xíng）砂輪（lún）等）的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

 

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

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加（jiā）工（gōng）精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多（duō）細小金屬屑，這些金（jīn）屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位（wèi）置（zhì）就會影響零件加工精度（dù），對於高精度加工，一些細小到（dào）目（mù）視不到（dào）的金屬屑都會影（yǐng）響到精度。這個影響因素會（huì）被識別（bié）出來但並無十分到（dào）位的（de）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（xíng）

 

在加工過程中，由（yóu）於內部熱源（切削熱、摩（mó）擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產（chǎn）熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係（xì）統熱變形引起的加工誤差占加工總誤（wù）差的40%-70%。

 

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

 

9、工件內（nèi）部的殘餘應力

 

殘餘應力的（de）產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中（zhōng）產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的（de）殘餘應力。