​數控機床加工（gōng）精度常用的基本知識

加工精度主要用於生產產品程度（dù），加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小（xiǎo），其精度越高；加工誤差（chà）用數值（zhí）表示（shì），數值越（yuè）大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公（gōng）差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中（zhōng）IT01表（biǎo）示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精（jīng）度是最低（dī）的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精度中等級（jí）別。

任何加（jiā）工（gōng）方法所得到的（de）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（yào）求的公差範圍（wéi）內，就認（rèn）為（wéi）保證了加工精度。

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

機械加工精度是指零件加工後的實（shí）際（jì）幾何參數（尺寸、形狀和位（wèi）置）與（yǔ）理（lǐ）想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度（dù）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（chéng）的回（huí）轉精度 ：

①選用高精度的滾動軸承（chéng）；

②采用高精度的多油鍥動壓（yā）軸承；

③采用高精度的靜壓（yā）軸承。

2）應提高與軸承相配件的（de）精度：

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的（de）加工精度；

②提高與軸承相配合表麵的（de）加工（gōng）精度；

③測量（liàng）及調節相應件的徑向跳動（dòng）範（fàn）圍，使誤差補（bǔ）償或（huò）相抵消。

（2）對滾（gǔn）動軸承適當預緊

①可消除間隙；

②增加軸承剛度；

③均化滾動體誤差。

（3）使（shǐ）主軸回轉精度（dù）不反映（yìng）到工件上。

2、對工藝（yì）係統進行調整（zhěng）

（1）試切法調整

通過試切（qiē）—測量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直（zhí）至達到所需（xū）尺寸。此法生產效率（lǜ）低，主要用於單件小批生產。

（2）調整法

通過預先調（diào）整好機床、夾具（jù）、工件和（hé）刀具的相對（duì）位置獲得所需（xū）尺（chǐ）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

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就必須重新磨刀。

4、減（jiǎn）少傳動鏈傳動誤差

（1）傳動件數少，傳動（dòng）鏈（liàn）短，傳動精度高；

（2）采（cǎi）用降速傳動（dòng），是保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他傳動件。

5、減（jiǎn）小工藝係統的受力（lì）變形

（1）提高係統的剛度，特別（bié）是（shì）提高工藝係統中薄弱環節的剛度

1）合理的結構設計

①盡量減少連接麵的數目；

②防止有（yǒu）局部低剛度環節出現；

③應合理選擇基（jī）礎（chǔ）件（jiàn）、支撐件的結構和截麵形狀。

2）提（tí）高（gāo）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（jiàn）以預加載荷；

③提高工件定位（wèi）基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

3）采用合理的裝夾和定位方式

（2）減小（xiǎo）載荷及其變化

1）合理選擇刀（dāo）具幾何參數和切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分組，盡量使調整（zhěng）中毛胚（pēi）加工餘量均勻。

6、減少殘餘（yú）應力

（1）增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（gōng）藝係統熱變（biàn）形

（1）采用合理的機床部件結構及裝（zhuāng）配基準

1）采用熱（rè）對（duì）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（xiāng）體變（biàn）形減小；

2）合理選擇機床零部件的（de）裝配（pèi）基準。

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

1）采用較（jiào）小的切削用量；

2）零件精度（dù）要求高時，將粗精加工工序分開；

3）盡可（kě）能將熱源從機床分離（lí）出去，減少機床熱變形；

4）對主軸軸承（chéng）、絲杆螺母（mǔ）副、高速運動的導軌副等不能分離（lí）的熱源，從結構、潤滑等方麵改善其（qí）摩擦特性，減少發熱或用隔熱（rè）材料；

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速達（dá）到傳（chuán）熱平衡

（3）控製環境（jìng）溫度

二、加工精度誤差的原因

1、加工原理誤差

加工原理誤差（chà）是指采用（yòng）了近似的刀刃（rèn）輪廓（kuò）或近似的傳動關係（xì）進行（háng）加工而產生（shēng）的誤差（chà）。加工（gōng）原理誤差多出現於螺（luó）紋、齒輪、複（fù）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（yòng）了阿基米（mǐ）德基本蝸杆（gǎn）或法向直廓基本蝸杆（gǎn）代（dài）替（tì）漸開線基本蝸杆，使齒（chǐ）輪漸開（kāi）線齒形（xíng）產生了誤差。又如車（chē）削模數蝸杆時（shí），由（yóu）於蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的周節（jiē）（即（jí） mπ），其中 m是模數，而π是一個無（wú）理數，但是車床的配換（huàn）齒輪的齒數是有限的，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（螺旋運（yùn）動）的不準確，造成（chéng）螺距（jù）誤差（chà）。

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

2、調整誤差

機床的（de）調整誤差是（shì）指由於（yú）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（chà）主要指：

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機構、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）夾具在（zài）使用過程中工作（zuò）表麵的磨損。

4、機床（chuáng）誤差

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

（1）機床導軌導向誤差

1）導軌導（dǎo）向（xiàng）精度——導軌副運動件實際運動（dòng）方向與理想運動（dòng）方向的（de）符合程度。主（zhǔ）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（guǐ）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（píng）行度誤差或垂直度誤差。

2）導軌導向精度對切削加工的（de）影響

主要考慮導（dǎo）軌誤差（chà）引起（qǐ）刀（dāo）具與（yǔ）工件在誤（wù）差敏感方向（xiàng）的相對位移。車（chē）削加工時誤（wù）差敏感方向為水平方向，垂直方（fāng）向引起的導向誤（wù）差產生的加工誤差（chà）可以忽略；鏜削（xuē）加工時誤差敏感方向隨刀具（jù）回轉而變化；刨削加（jiā）工時誤差敏感方向為垂直方向，床（chuáng）身導軌（guǐ）在垂直平麵（miàn）內的直線度引起加工表麵直線度和平麵（miàn）度誤差。

（2）機床主軸回轉誤差

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於（yú）理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸（zhóu）端麵圓（yuán）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（yuán）跳動對加工精度的影響：

①加工圓柱麵時無影（yǐng）響；

②車、鏜端麵時將產生端麵（miàn）與（yǔ）圓柱麵軸線垂直度誤差（chà）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（zhǔ）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（xiàn）運動，鏜（táng）床鏜出的孔為橢圓形（xíng）孔，圓（yuán）度誤差（chà）為徑向圓跳動幅值；而車床車（chē）出的孔沒什麽影響（xiǎng）；

②若（ruò）主軸幾（jǐ）何軸（zhóu）線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半（bàn）徑為刀尖到（dào）平均軸線距離的圓（yuán）。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡（jì），從各截麵看相當於幾何軸心繞（rào）平均（jun1）軸（zhóu）心作偏心運動，而從軸向看各處偏心值不同；

②幾何（hé）軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實際軸（zhóu）線（xiàn）在一平（píng）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）上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種（zhǒng）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（dòng）鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

5、工藝係統（tǒng）受力變形

工藝係統在切削力（lì）、夾緊力、重力和慣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，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性（xìng）。主要考慮機床變形、工件（jiàn）變形以及工藝係統的總（zǒng）變形。

（1）切削力對加工精度的影響

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變（biàn）形使加工工件呈兩端粗（cū）、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對加工軸類（lèi）零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮（lǜ）機床或（huò）工件的變形，加工後工件的形狀與加工的（de）軸（zhóu）類零件相反。

（2）夾緊力對加工精度的影響

工（gōng）件裝夾時，由於（yú）工件剛度（dù）較低或夾緊力著力點不當，使工件產（chǎn）生相應的變（biàn）形，造成的加工誤差（chà）。

6、刀具的製造誤差和磨損

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不（bú）同而異。

（1）定（dìng）尺寸刀具（jù）（如鑽（zuàn）頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓（yuán）拉刀等）的尺（chǐ）寸（cùn）精度直（zhí）接影響工件的尺（chǐ）寸精度。

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響（xiǎng）工件的（de）形狀（zhuàng）精度。

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

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

7、加工現場環境影響

加工現場往往有許多細小金屬屑，這些金（jīn）屬（shǔ）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，對於高精度加工，一些細小到目視不到的（de）金屬屑都會影響到精度。這個影響（xiǎng）因（yīn）素會被識別出來但並（bìng）無十分到位的方法（fǎ）來杜絕（jué），往往對操作員的作業手法依賴很高。

8、工藝係統的熱變形

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

工件熱變形對加工（gōng）金的的（de）影響包括工件均（jun1）勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘（yú）應力

殘餘應力的（de）產生：

（1）毛胚製造和（hé）熱處（chù）理過程中產生的殘餘應力；

（2）冷校直帶來的殘餘（yú）應力（lì）；

（3）切削加工帶來（lái）的殘餘應力。