​數控機床加工精度常用的基本知識

　　

加工精度主要用於生產產品程度，加工（gōng）精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何（hé）參（cān）數的術（shù）語（yǔ）。加工精度用公（gōng）差等級（jí）衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用（yòng）數值表示，數值越大（dà），其誤差越大。加工精（jīng）度高，就是加工誤差（chà）小，反之亦然（rán）。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話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的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工（gōng）方法所得到的實（shí）際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的（de）公差範圍內，就認為保證（zhèng）了加工精度。

 

機器的（de）質量（liàng）取（qǔ）決於零件的（de）加工質量和機器的裝配質量，零件加工（gōng）質量包含零件加工精度和（hé）表麵質量兩大部分。

 

機械（xiè）加工精度是指零件加（jiā）工後的實際幾何參數（尺寸、形狀（zhuàng）和位置）與理想幾何參數相符合的程（chéng）度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工（gōng）精度的（de）高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小（xiǎo）加工精度越高。

 

一、加（jiā）工精（jīng）度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製（zhì）造精度

 

1）應提高軸承（chéng）的回（huí）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采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配（pèi）件的精度：

 

①提高箱體支（zhī）撐孔、主軸軸頸的加（jiā）工精度；

 

②提高與軸承相（xiàng）配合表麵的加（jiā）工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預（yù）緊

 

①可消除間隙（xì）；

 

②增加軸承剛度；

 

③均（jun1）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（dāo）量—走（zǒu）刀切削—再（zài）試（shì）切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產（chǎn）效率（lǜ）低，主要用於（yú）單（dān）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。此法生產（chǎn）率高，主要用（yòng）於大批大量生產（chǎn）。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數（shù）少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速（sù）傳動，是保證傳動精度的重要原則（zé），且越（yuè）接（jiē）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（gōng）藝係（xì）統的受力變形

 

（1）提高係（xì）統的（de）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（liàng）減少連接（jiē）麵的（de）數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基（jī）礎件、支撐（chēng）件的結構和（hé）截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的（de）質量；

 

②給機床部件（jiàn）以預加載荷；

 

③提（tí）高工（gōng）件定位基準麵的精度和減小它（tā）的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化（huà）

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切削力（lì）；

 

2）毛胚分組，盡量使調（diào）整中毛胚加工餘量均（jun1）勻（yún）。

 

6、減少殘餘（yú）應力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工（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（lǐ）的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱（xiāng）中，將軸（zhóu）、軸承、傳動齒輪等（děng）對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減（jiǎn）小；

 

2）合理選擇機床（chuáng）零部件（jiàn）的裝配基準。

 

（2）減少熱源的（de）發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精（jīng）度要（yào）求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡（jìn）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、絲杆螺母副、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結（jié）構、潤滑等方麵改善（shàn）其摩擦特性，減少（shǎo）發熱或用隔（gé）熱材料；

 

5）采用強製式風冷（lěng）、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達（dá）到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

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

 

例如，加工漸開線齒輪用（yòng）的（de）齒輪滾刀，為使（shǐ）滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本（běn）蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線（xiàn）齒形產生了誤差。又如車削（xuē）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，但是車床（chuáng）的配換齒輪的齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能將（jiāng）π化為（wéi）近似的（de）分數（shù）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（dòng））的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工，在（zài）理論誤差可以滿足加工精度要求（qiú）的前（qián）提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指（zhǐ）由於調整不（bú）準確（què）而產生（shēng）的誤差。

 

3、夾具（jù）的製（zhì）造誤差和磨損

 

夾具（jù）的誤差主要指：

 

（1）定（dìng）位元件、刀具導向元件（jiàn）、分度機構、夾具（jù）體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝（zhuāng）配後，以上各（gè）種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損（sǔn）。

 

4、機床誤差

 

機床誤（wù）差（chà）是指機床的製造誤差、安（ān）裝誤差和（hé）磨（mó）損。主要包括機床導軌導向誤差、機（jī）床主軸回轉誤差、機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導（dǎo）向誤差

 

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

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和（hé）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（píng）麵內和（hé）垂（chuí）直麵內的平行度誤差（chà）或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌（guǐ）誤差引起刀具與工件在誤差敏感（gǎn）方向的相對位移。車削加工時誤（wù）差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的（de）導向（xiàng）誤差產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；刨削加工時誤差（chà）敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的（de）直線度引起（qǐ）加工表麵直線（xiàn）度和平麵度誤差。

 

（2）機（jī）床主軸回轉誤（wù）差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回轉（zhuǎn）軸線對於理想回轉軸線的漂（piāo）移。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（zhǔ）軸端麵圓跳動對加工（gōng）精度的影響：

 

①加工圓柱（zhù）麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤（wù）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（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值（zhí）；而車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主（zhǔ）軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為（wéi）刀尖（jiān）到平均軸線距離（lí）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（xiàn）相對於平均軸（zhóu）線在（zài）空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相（xiàng）當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看各（gè）處偏（piān）心值不同；

 

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

 

③實際上主軸幾（jǐ）何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力（lì）變形

 

工藝係統在切削力、夾緊（jǐn）力、重力和慣性（xìng）力等作用下會產生變形（xíng），從而破（pò）壞了已調整（zhěng）好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加（jiā）工誤差的產生，並影響加（jiā）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）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形（xíng），對加工軸類零件來講，機床（chuáng）受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細（xì）的鞍形，即產生圓柱度誤差（chà）。隻（zhī）考慮工件變（biàn）形，對加工（gōng）軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈（chéng）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（chuáng）或工件的變形，加工後（hòu）工件的形狀與加工的軸類零件（jiàn）相（xiàng）反。

 

（2）夾緊（jǐn）力對加工（gōng）精度的影響

 

工件裝（zhuāng）夾時，由於工件剛度較低或夾緊力（lì）著力點不當，使工件（jiàn）產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差（chà）和磨（mó）損（sǔn）

 

刀具誤差對加工精度的影響根（gēn）據刀具的種類不同而（ér）異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及（jí）圓拉刀等）的尺寸精度（dù）直（zhí）接影響工件（jiàn）的尺寸精度。

 

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形（xíng）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）的刀刃形狀誤差會影響加工表（biǎo）麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車（chē）刀、鏜刀、銑刀），其製造精度（dù）對加工（gōng）精（jīng）度無（wú）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（wǎng）往有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵（miàn）或（huò）定位（wèi）孔位置就會影響零件加工精度，對於高精度加工（gōng），一（yī）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（lái）但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手（shǒu）法依賴（lài）很高。

 

8、工藝係統的（de）熱變形

 

在加工過程中（zhōng），由（yóu）於內部（bù）熱源（切削（xuē）熱（rè）、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受（shòu）熱而（ér）發生（shēng）變形，從而影響加工精度。在大型工件加（jiā）工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起（qǐ）的加工誤差占加工總（zǒng）誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件（jiàn）均勻受熱（rè）和工（gōng）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：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘（yú）應力。