​數控機床（chuáng）加工精度常用的基本知識

加工精度主要用於生（shēng）產產品程度，加工精（jīng）度與加工誤差都是（shì）評價加工表麵（miàn）幾何參數的術語。加工精度用（yòng）公差等級衡（héng）量，等（děng）級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大（dà），其誤差越大（dà）。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然（rán）。公差等級（jí）從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的（de）話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是（shì）最低的 ，一（yī）般（bān）上IT7、IT8是加工精度中等級別。

任何加工方法所得（dé）到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加（jiā）工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為（wéi）保證了加工精度。

機器的（de）質量取決於零件的加工質量和機器（qì）的裝配（pèi）質量，零件加工質量包含零件（jiàn）加工精度和表麵質量兩大（dà）部分。

機械加工精（jīng）度是指零件加（jiā）工後的實際幾何（hé）參數（shù）（尺寸、形狀（zhuàng）和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為（wéi）加工誤（wù）差。加（jiā）工誤差（chà）的大小（xiǎo）反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越（yuè）小加工精度越（yuè）高。

一、加工精度的調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高主（zhǔ）軸部件的（de）製造精度

1）應提高軸承的回轉精度 ：

①選用高精度的滾（gǔn）動軸（zhóu）承；

②采用高精度的多油（yóu）鍥（qiè）動壓軸承；

③采用高精度的靜壓軸承。

2）應提高（gāo）與（yǔ）軸承相（xiàng）配件的精度：

①提（tí）高箱體支撐孔、主軸軸頸的加（jiā）工精度；

②提高與軸（zhóu）承相（xiàng）配合表麵的加（jiā）工精度（dù）；

③測量及調節相應件（jiàn）的徑向跳動範圍（wéi），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均化滾（gǔn）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（qiē）法調整

通過試切—測量尺寸—調整刀（dāo）具的吃刀量—走刀切削（xuē）—再試切（qiē），如此反複直至（zhì）達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

（2）調整（zhěng）法

通過預先調整好機床、夾（jiá）具、工件和（hé）刀具（jù）的相對（duì）位置（zhì）獲得所需尺寸（cùn）。此法生產（chǎn）率高，主要用於大批（pī）大量生產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺（chǐ）寸磨損達（dá）到急劇磨損（sǔn）階段前就必須重新磨刀。

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤差

（1）傳（chuán）動件數少（shǎo），傳動鏈短（duǎn），傳動精度（dù）高；

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

（3）末端件精度應（yīng）高於（yú）其（qí）他傳（chuán）動件。

5、減小工（gōng）藝係（xì）統的受力變形

（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（lǐ）的結構設計

①盡量減少連（lián）接麵的數目；

②防止有局部低剛度環節出現；

③應合理選擇基礎件、支撐件的（de）結構和（hé）截麵形狀。

2）提（tí）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質量；

②給機床部件以預加載荷（hé）；

③提高工件定位基準麵的精度和減小它（tā）的表麵粗糙度（dù）值。

3）采用合理（lǐ）的裝（zhuāng）夾和定位方式

（2）減小載荷及其變化

1）合（hé）理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小（xiǎo）切削力；

2）毛（máo）胚分組，盡量使調（diào）整（zhěng）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序；

（2）合理安（ān）排工藝過程。

7、減（jiǎn）小工藝（yì）係統熱變形

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

1）采（cǎi）用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

（2）減少（shǎo）熱源的發熱和隔離（lí）熱源

1）采用較小的切削用量；

2）零（líng）件精度要（yào）求（qiú）高時，將粗精加工工序分開（kāi）；

3）盡可能將熱源從機床分（fèn）離出去，減（jiǎn）少機床熱變形；

4）對（duì）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，從結構、潤滑等（děng）方麵改（gǎi）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（lěng）等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速達到傳熱平衡

（3）控製環境溫度（dù）

二、加工精度誤差的原因

1、加工原理誤差

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

例如，加工漸開線齒輪用的齒（chǐ）輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基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（xiàn）齒（chǐ）形產（chǎn）生了（le）誤差。又如車削模數蝸杆（gǎn）時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而（ér）π是一（yī）個無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近（jìn）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（螺旋運動）的不準確，造成（chéng）螺距誤差。

在加工中，一般采用近似加工（gōng），在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟（jì）性（xìng）。

2、調（diào）整誤差（chà）

機床的調（diào）整誤差是指由於調整不準確而產生的誤（wù）差。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要指：

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機（jī）構、夾具體等的製造誤差；

（2）夾具裝配後，以上各（gè）種元（yuán）件工作麵間的相（xiàng）對尺寸誤差；

（3）夾具在使用（yòng）過程中工作表麵的（de）磨損。

4、機（jī）床誤（wù）差

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差（chà）和磨損。主（zhǔ）要包（bāo）括機床導軌導向誤（wù）差、機（jī）床主軸回轉誤差、機（jī）床傳動鏈的傳動誤差（chà）。

（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（fāng）向與（yǔ）理想運動方向的符合程度。主要包括：

① 導軌在水平麵內（nèi）直線度Δy和垂直（zhí）麵內的直線度Δz（彎曲）；

②前後（hòu）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直麵內的平行度誤差或垂直度（dù）誤差。

2）導軌導向精度對切削加工的影響

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

（2）機（jī）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（huí）轉軸線的漂移。主（zhǔ）要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑（jìng）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（jiā）工螺紋時，將產生螺（luó）距（jù）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（huí）轉誤（wù）差表現為其實際軸（zhóu）線在y軸（zhóu）坐標方向（xiàng）上作簡諧直（zhí）線（xiàn）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（chuáng）車出的（de）孔沒什（shí）麽影（yǐng）響（xiǎng）；

②若主軸幾（jǐ）何軸線（xiàn）作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀（dāo）尖到平均軸線距離（lí）的圓。

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（yú）平均軸線在空間成一定錐角的（de）圓錐軌跡，從各截麵看相當於（yú）幾何軸心繞平（píng）均（jun1）軸心作偏心運動，而（ér）從軸向看（kàn）各處偏（piān）心值不同；

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

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺（bǎi）動為上述兩（liǎng）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、工藝係統受力變形

工藝係統在切削力（lì）、夾緊力、重力和慣性力等（děng）作用下會產生變形，從而破壞了已（yǐ）調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導（dǎo）致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主（zhǔ）要考慮（lǜ）機床變形、工件變形以及工藝係統的總（zǒng）變形。

（1）切（qiē）削力（lì）對加工精度的影響

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講（jiǎng），機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形（xíng），即產生圓柱度誤差。隻考（kǎo）慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受（shòu）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（líng）件來（lái）講，單獨考慮機床或工件的變形，加工（gōng）後工件（jiàn）的（de）形狀與加工的軸類零件（jiàn）相反。

（2）夾緊力對加工精（jīng）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（shēng）相應的變形（xíng），造成的加工誤差。

6、刀具（jù）的製造誤差和（hé）磨損

刀具誤差對加工精度的影響根據刀（dāo）具的種類（lèi）不同而異。

（1）定尺寸刀具（如鑽（zuàn）頭、鉸刀（dāo）、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的（de）尺寸精度直接影響工件的尺（chǐ）寸精（jīng）度。

（2）成型刀具（jù）（如成型車刀、成型（xíng）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（chǐ）刀具等）的刀刃形（xíng）狀誤差會（huì）影響加（jiā）工表麵的形（xíng）狀精度。

（4）一般（bān）刀具（如車（chē）刀（dāo）、鏜刀、銑刀），其製造精（jīng）度對加工精度無直接影響，但刀具易磨損（sǔn）。

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（jiàn）定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度，對（duì）於高精度（dù）加工，一（yī）些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但（dàn）並無十分到位的方（fāng）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（biàn）形

在（zài）加工過程中，由於內部熱源（yuán）（切削熱、摩（mó）擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱（rè）輻射）產熱使工（gōng）藝係統受熱而發生變形，從而（ér）影響加工精度。在大型工件加工和（hé）精密加工（gōng）中， 工藝係統（tǒng）熱變形引起的加工誤差（chà）占加工總誤差的40%-70%。

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均（jun1）勻（yún）受熱（rè）和工件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘應力

殘餘（yú）應力的（de）產生：

（1）毛胚製造和熱處理（lǐ）過程（chéng）中產生的殘餘應（yīng）力；

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

（3）切削（xuē）加工帶來的殘餘應力。