​數控機（jī）床加工精度常用（yòng）的基本（běn）知識

　　

加工（gōng）精度主要用於生（shēng）產產品（pǐn）程度，加工精度與（yǔ）加工誤差都是評價加工表麵幾何參（cān）數的（de）術語。加工精度（dù）用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高（gāo）；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差（chà）越（yuè）大。加（jiā）工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個（gè），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（dī）的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何（hé）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，隻要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內（nèi），就認（rèn）為保證了加工精度。

 

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

 

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

 

一、加工精度的調（diào）整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用（yòng）高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油（yóu）鍥動壓軸承；

 

③采（cǎi）用（yòng）高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高（gāo）與軸承相配件的精度：

 

①提（tí）高箱體（tǐ）支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合（hé）表（biǎo）麵的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使（shǐ）誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承（chéng）適當（dāng）預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動（dòng）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（diào）整

 

通過試切—測（cè）量（liàng）尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀（dāo）切削—再試切，如此反複直至達（dá）到所需尺寸。此法（fǎ）生產效率低，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（cǐ）法生產率（lǜ）高，主要用於大批大量（liàng）生產（chǎn）。

 

3、減小刀（dāo）具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重（chóng）新（xīn）磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動（dòng）件數少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高（gāo）；

 

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

 

（3）末端件精度應（yīng）高（gāo）於其（qí）他傳動件。

 

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（gāo）工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡（jìn）量減少連接麵的數目；

 

②防止有局部低剛度環節（jiē）出（chū）現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵（miàn）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質量；

 

②給（gěi）機床部件以預（yù）加載荷（hé）；

 

③提高工件定位基準麵的精度和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用（yòng）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（xiǎo）切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量（liàng）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（lǐ）安（ān）排（pái）工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形（xíng）

 

（1）采（cǎi）用合理的（de）機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱（rè）對稱結構（gòu）——在變速箱中，將軸、軸（zhóu）承、傳動齒輪等對（duì）稱布置，可使箱壁溫升（shēng）均（jun1）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（rè）源的發熱和隔（gé）離熱源

 

1）采用（yòng）較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精（jīng）加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱（rè）變形；

 

4）對主軸軸承、絲（sī）杆螺母（mǔ）副、高速運動的導軌（guǐ）副等不能（néng）分離的熱源（yuán），從結構、潤滑等方麵改（gǎi）善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式（shì）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

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加（jiā）工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪（lún）廓或近似的傳（chuán）動關係（xì）進行加工而產生的誤（wù）差。加（jiā）工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工（gōng）中。

 

例如（rú），加工漸開線齒輪（lún）用的齒輪滾刀，為（wéi）使滾刀製造方便，采用了阿（ā）基（jī）米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。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，但是車床的配（pèi）換齒輪（lún）的齒數是有（yǒu）限的（de），選擇配換齒輪時隻（zhī）能將π化為近似（sì）的分（fèn）數值（π =3.1415）計算，這（zhè）就（jiù）將引起刀（dāo）具對於（yú）工件成形運動（螺旋運（yùn）動（dòng））的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加（jiā）工，在（zài）理論誤（wù）差可以滿足加工精度要（yào）求的前提下（《=10%-15%尺寸（cùn）公差），來提高（gāo）生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤（wù）差是指由於調整不準確而產生的誤差（chà）。

 

3、夾具的製造誤（wù）差和磨損

 

夾具的誤差主（zhǔ）要指（zhǐ）：

 

（1）定位元件（jiàn）、刀具導向（xiàng）元件、分（fèn）度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾（jiá）具在使用過（guò）程中工作表（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

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

 

（1）機（jī）床導軌導（dǎo）向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件（jiàn）實際運動方向與理想運動方向的符（fú）合程度（dù）。主要包括：

 

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前後兩導軌的平行度（dù）（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（háng）度誤差或垂直度誤差。

 

2）導軌導（dǎo）向精度對（duì）切削加工的影響

 

主要考慮導軌（guǐ）誤差引起刀具與工（gōng）件在（zài）誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差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（gōng）誤差（chà）可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏（mǐn）感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵（miàn）直線度（dù）和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床（chuáng）主軸（zhóu）回轉誤差是指實際回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、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端（duān）麵圓跳動（dòng）對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤（wù）差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工（gōng）精度的影響：

 

①若徑向回（huí）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，鏜床鏜出（chū）的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而（ér）車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸（zhóu）幾何軸線作偏心（xīn）運動，無論（lùn）車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平（píng）均軸線（xiàn）距離的圓（yuán）。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的（de）影（yǐng）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軸心作偏心運動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內（nèi）作擺動，從各截麵看相當於實際軸線在（zài）一平麵內作簡諧直線（xiàn）運（yùn）動（dòng），而從軸向看各處跳動幅（fú）值不同；

 

③實際（jì）上主（zhǔ）軸幾何軸線的傾角擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳（chuán）動鏈的傳（chuán）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（chà）。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在切（qiē）削力、夾緊力、重力（lì）和慣（guàn）性力等（děng）作用下會產生變形，從而破（pò）壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致（zhì）加工誤差的產生，並影（yǐng）響加工過程的穩定性。主要（yào）考慮機床變形、工件變（biàn）形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度（dù）的影響

 

隻考慮機（jī）床變形，對加（jiā）工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端（duān）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（zhóu）類（lèi）零件來（lái）講，工件受（shòu）力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而（ér）對加工孔類零件來（lái）講，單獨考慮（lǜ）機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類（lèi）零件相（xiàng）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（jǐn）力著力點不當，使工件產生（shēng）相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具（jù）的製造誤差和磨損

 

刀（dāo）具誤差對加工精度的影響根據（jù）刀具的種（zhǒng）類不同而異。

 

（1）定尺寸（cùn）刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及（jí）圓拉刀等）的尺寸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、成型（xíng）砂輪等）的形（xíng）狀精度將直（zhí）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、插齒刀具等（děng））的刀刃形狀誤差會影響加工表麵的形（xíng）狀（zhuàng）精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影響，但（dàn）刀具易磨損。

 

7、加工現場（chǎng）環境影響

 

加工現場往往（wǎng）有許多細小金屬屑，這些金屬屑（xiè）如果存（cún）在與零件（jiàn）定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度（dù），對於高精度加（jiā）工，一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（bèi）識（shí）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（tǒng）的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（切削（xuē）熱、摩（mó）擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產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， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加（jiā）工金的的（de）影響包括工（gōng）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（lì）

 

殘餘（yú）應力的產生：

 

（1）毛胚製造和（hé）熱處理過（guò）程中產生的殘餘應（yīng）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。