​數控機床加工精度常用的基本知識（shí）

　　

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（dōu）是評價加工表麵幾何參數的（de）術語。加工精（jīng）度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數（shù）值表示，數值越（yuè）大，其誤差越大。加工（gōng）精度高，就是加工誤差小，反之亦然（rán）。公（gōng）差（chà）等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個（gè），其中IT01表示的話該（gāi）零件加工精度最高（gāo）的，IT18表示的話該零件加工精度是最低（dī）的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中（zhōng）等級別。

 

任（rèn）何加工方（fāng）法所得到（dào）的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻（zhī）要加工誤差（chà）在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加（jiā）工精度。

 

機器的質（zhì）量取決於零件的加工質量和機器的裝配質量，零（líng）件（jiàn）加工質量包含零件加工精度和（hé）表麵質量兩大部分。

 

機械加工（gōng）精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形（xíng）狀和位置）與理（lǐ）想幾何（hé）參（cān）數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤（wù）差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤（wù）差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度（dù）的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件（jiàn）的製造精度

 

1）應提（tí）高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

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（yīng）提高與軸承相配件的（de）精度：

 

①提（tí）高箱（xiāng）體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承（chéng）相配合表麵的加工（gōng）精度；

 

③測量及調節相（xiàng）應件的徑向跳動（dòng）範圍，使誤（wù）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（huà）滾動體誤差（chà）。

 

（3）使主軸回轉精度不反映（yìng）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（liàng）—走刀切削—再試切，如（rú）此反複直至達到所需尺寸。此法生（shēng）產（chǎn）效率低，主要用於單件小批生產。

 

（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獲得所需尺寸。此法生（shēng）產率高，主要用於大批大（dà）量生產。

 

3、減小刀具（jù）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（shǎo）傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采（cǎi）用降速傳動，是保（bǎo）證傳動精度的重要原則，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（qí）他傳動（dòng）件。

 

5、減小（xiǎo）工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝（yì）係統中薄（báo）弱環節的剛度

 

1）合理的結構（gòu）設計

 

①盡量減（jiǎn）少連接麵的數（shù）目；

 

②防止（zhǐ）有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選（xuǎn）擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部（bù）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（hé）定（dìng）位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切（qiē）削力（lì）；

 

2）毛胚分組（zǔ），盡量使調整中毛胚加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減少殘餘應（yīng）力

 

（1）增加消（xiāo）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

 

（1）采用合理的機床部（bù）件結構及裝配（pèi）基（jī）準

 

1）采用熱對稱結構——在變（biàn）速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪（lún）等對稱布置，可使箱壁（bì）溫（wēn）升均勻，箱體變形（xíng）減（jiǎn）小；

 

2）合理選擇機床零部（bù）件的（de）裝配基（jī）準。

 

（2）減（jiǎn）少熱源的發熱和隔離（lí）熱（rè）源

 

1）采用（yòng）較小的切削用（yòng）量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去（qù），減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲（sī）杆（gǎn）螺母副、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從（cóng）結構、潤滑等方麵改善其摩（mó）擦特性（xìng），減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措（cuò）施。

 

（1）均（jun1）衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡（héng）

 

（3）控製環境（jìng）溫度

 

二、加工精度誤差（chà）的原因

 

1、加工（gōng）原理誤差

 

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

 

例如，加工漸（jiàn）開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀（dāo）製造方便，采用了阿基米（mǐ）德基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本蝸杆代替漸開線基本蝸（wō）杆，使齒輪漸開（kāi）線齒（chǐ）形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 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（xiàn）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，這就將引起刀具對於工件成形運動（dòng）（螺旋運動）的（de）不準確，造成螺距誤差。

 

在加工（gōng）中（zhōng），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（qián）提下（《=10%-15%尺（chǐ）寸（cùn）公差），來提（tí）高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機（jī）床的調整誤（wù）差（chà）是指（zhǐ）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（zhǔ）要指：

 

（1）定位元件、刀具導向（xiàng）元件、分度（dù）機構、夾具體等的（de）製（zhì）造誤差；

 

（2）夾具（jù）裝配後，以（yǐ）上各種元件（jiàn）工作（zuò）麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾（jiá）具在使用過程中工作表麵的磨損。

 

4、機床（chuáng）誤差（chà）

 

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

 

（1）機床導（dǎo）軌導向誤差

 

1）導軌（guǐ）導向精度（dù）——導軌副運（yùn）動件實際運動方向與理想運動（dòng）方向的符合程度（dù）。主要包括：

 

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

 

②前後兩導軌（guǐ）的（de）平行度（扭曲（qǔ））；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差（chà）或垂直度（dù）誤差。

 

2）導軌（guǐ）導向精度（dù）對切削（xuē）加工的影響

 

主要考（kǎo）慮導軌（guǐ）誤（wù）差引起（qǐ）刀具與工件（jiàn）在誤差敏感方向（xiàng）的相對位（wèi）移。車削加工（gōng）時誤差敏感方（fāng）向為水（shuǐ）平方向，垂直方向引起的導向誤（wù）差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方（fāng）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，床身導軌在垂（chuí）直平麵內的直線度引起加工表麵直（zhí）線度和（hé）平麵度誤（wù）差（chà）。

 

（2）機（jī）床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差（chà）是指實（shí）際回轉軸線對於（yú）理想回轉（zhuǎn）軸線的漂移。主要包括主（zhǔ）軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾（qīng）角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加（jiā）工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產生螺（luó）距周期誤（wù）差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精（jīng）度的影響（xiǎng）：

 

①若徑（jìng）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（piān）心運動（dòng），無論車、鏜都能得到一個半徑為（wéi）刀尖到平均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾（jǐ）何軸線傾角擺動對（duì）加（jiā）工精度的影響：

 

①幾何（hé）軸線相對於平均軸線在空間成一（yī）定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均（jun1）軸心作（zuò）偏心運動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作（zuò）擺動，從各截麵看相當於（yú）實際軸線在一（yī）平麵內作簡諧直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際（jì）上主軸幾（jǐ）何軸（zhóu）線的傾角（jiǎo）擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈的（de）傳動誤差是指傳（chuán）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（xì）統受力變形

 

工藝（yì）係統在切削力、夾緊力（lì）、重力和慣（guàn）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組成部分的相互位置關係，導（dǎo）致加工誤（wù）差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對（duì）加工精度的影響

 

隻（zhī）考慮機床變（biàn）形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來（lái）講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工（gōng）孔類零件來講，單獨考（kǎo）慮機床或工（gōng）件的變形，加（jiā）工後工件的形（xíng）狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響（xiǎng）

 

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形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的（de）製（zhì）造誤差和磨損

 

刀具（jù）誤差對加（jiā）工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定（dìng）尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀（dāo）、鍵槽銑刀及圓（yuán）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（chē）刀、成型銑刀（dāo）、成型砂輪（lún）等）的形狀精（jīng）度將（jiāng）直接影響工件的形狀精度。

 

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

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜（táng）刀（dāo）、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場（chǎng）環境影響

 

加（jiā）工現場往往有許多（duō）細小金屬屑，這些（xiē）金屬屑如果存在與零件（jiàn）定位麵或定（dìng）位孔位置就會影響（xiǎng）零件加工（gōng）精度，對於高精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這（zhè）個影響因素會被識（shí）別出來但並（bìng）無（wú）十分到位的方法來杜（dù）絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝（yì）係（xì）統（tǒng）的熱變形

 

在加（jiā）工（gōng）過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工（gōng）藝係統（tǒng）受熱而發生變形，從而影響（xiǎng）加工精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的（de）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不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應（yīng）力的產生（shēng）：

 

（1）毛（máo）胚製（zhì）造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校（xiào）直帶來（lái）的殘（cán）餘應力；

 

（3）切削加（jiā）工（gōng）帶來的殘餘應力。