數（shù）控機床加工精度常用的基本知識

　　

 

 

 

加（jiā）工精度主（zhǔ）要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差（chà）都是評價加工（gōng）表麵幾何參數的術語。加（jiā）工精度用（yòng）公（gōng）差（chà）等級衡量，等級值越小，其精度越高（gāo）；加工誤（wù）差用（yòng）數值（zhí）表（biǎo）示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，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（gōng）精度中等級（jí）別。

 

任何加工方法所（suǒ）得到的實際參（cān）數都不會絕對（duì）準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在（zài）零（líng）件圖要求的（de）公（gōng）差範圍內，就（jiù）認為（wéi）保證了加工精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質量和（hé）機器的裝配質量，零件加工質量包含零件加（jiā）工精度和表（biǎo）麵質量（liàng）兩（liǎng）大部分。

 

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（hé）位置）與理想幾（jǐ）何參數相（xiàng）符合（hé）的程度。它們之間的差異（yì）稱為加（jiā）工誤差（chà）。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越（yuè）低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整（zhěng）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（jīng）度的滾動軸承；

 

②采用高（gāo）精度的多油鍥動壓（yā）軸承；

 

③采用高（gāo）精度的靜壓軸（zhóu）承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱體（tǐ）支撐孔、主軸軸頸的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加（jiā）工精度；

 

③測量及調節相應件的（de）徑向跳動範圍，使誤差補（bǔ）償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承（chéng）適當預緊

 

①可消除（chú）間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾（gǔn）動體誤差。

 

（3）使（shǐ）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（zhěng）

 

通過試切—測量尺寸—調（diào）整刀具的吃刀量—走（zǒu）刀（dāo）切削—再試切（qiē），如此反複（fù）直（zhí）至達到所需尺寸。此法生（shēng）產效率低，主要用（yòng）於單（dān）件小批生產。

 

（2）調整法（fǎ）

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所（suǒ）需尺寸。此（cǐ）法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

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（bì）須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳（chuán）動誤差

 

（1）傳動件數（shù）少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，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、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高（gāo）係統的剛度，特別是提高工藝係統（tǒng）中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量（liàng）減少連接麵的數目；

 

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提高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給（gěi）機床部件以（yǐ）預加載荷；

 

③提高工件定位基準（zhǔn）麵（miàn）的精（jīng）度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采（cǎi）用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數（shù）和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡（jìn）量使調整中毛胚（pēi）加工餘量（liàng）均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的（de）熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過（guò）程。

 

7、減（jiǎn）小工藝（yì）係（xì）統熱變形

 

（1）采用合理的機（jī）床部件結構及（jí）裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動（dòng）齒輪等對稱布置，可（kě）使箱壁溫升均勻，箱（xiāng）體變形減小（xiǎo）；

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源（yuán）的發熱和隔（gé）離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

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（jī）床分離（lí）出去，減少（shǎo）機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動（dòng）的導軌副等（děng）不能分離的熱源，從結構、潤滑（huá）等方麵改善其摩擦特性（xìng），減少發熱或用（yòng）隔熱材料；

 

5）采用強（qiáng）製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（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（de）原（yuán）因（yīn）

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動（dòng）關係進行（háng）加工（gōng）而產生的誤差。加工原理誤差多出（chū）現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如（rú），加工漸開線齒輪用的齒輪滾（gǔn）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（jī）本蝸杆（gǎn）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（luó）距等於（yú）蝸輪（lún）的周（zhōu）節（jiē）（即 mπ），其（qí）中 m是（shì）模數，而π是一個無理數（shù），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（jiāng）引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺（luó）距誤差。

 

在加工中，一般采用（yòng）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。

 

2、調整（zhěng）誤（wù）差

 

機床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的（de）誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的（de）誤差主要指：

 

（1）定（dìng）位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾（jiá）具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差（chà）；

 

（3）夾具在（zài）使用過程中工作表麵的磨損。

 

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。主要包括機床導軌導向（xiàng）誤差、機（jī）床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差（chà）。

 

（1）機（jī）床導軌導向誤差

 

1）導軌導向精（jīng）度——導（dǎo）軌副運（yùn）動件實際運（yùn）動方向與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（xiàn）度Δy和垂直麵（miàn）內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後（hòu）兩導（dǎo）軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對（duì）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）導軌導向精度對切（qiē）削加工（gōng）的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位（wèi）移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向，垂（chuí）直方（fāng）向（xiàng）引起的導向誤差產生的加（jiā）工誤差可（kě）以忽略；鏜削加工時誤差敏（mǐn）感方向（xiàng）隨刀具回轉而變（biàn）化；刨削加（jiā）工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在（zài）垂直平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸（zhóu）線對於理想回轉軸線的（de）漂移。主要包括（kuò）主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何（hé）軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加（jiā）工（gōng）精度的影響：

 

①加工圓（yuán）柱麵時無影響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動（dòng）對加工精度的影（yǐng）響（xiǎng）：

 

①若徑向回轉誤差（chà）表現（xiàn）為其實際（jì）軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔（kǒng）為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床（chuáng）車出的孔（kǒng）沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一（yī）個半（bàn）徑為（wéi）刀尖到平均（jun1）軸線距離的圓。

 

3）主（zhǔ）軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對（duì）於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動（dòng），而從軸向看各（gè）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（miàn）看相當於實際軸（zhóu）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（zhǔ）軸幾何軸線（xiàn）的（de）傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動（dòng）誤差

 

機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之（zhī）間（jiān）的相對運動誤差。

 

5、工（gōng）藝係統受力變形

 

工藝係統在切削力（lì）、夾緊力、重力和慣性力等作用（yòng）下會產生變形，從（cóng）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，導致加工誤差的產生（shēng），並影（yǐng）響加工過程的穩定性。主要考慮（lǜ）機床變形、工件變形以（yǐ）及工藝係統的總變形。

 

（1）切削（xuē）力對加工（gōng）精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸（zhóu）類零件來講（jiǎng），機床受力變形使加工工件呈兩（liǎng）端粗、中間細（xì）的鞍形（xíng），即產生圓柱度（dù）誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來（lái）講，工（gōng）件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗（cū）的鼓形。而對加工（gōng）孔類零件來講，單獨考慮（lǜ）機床或工件的變形，加工後工（gōng）件（jiàn）的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾（jiá）時，由於工（gōng）件剛（gāng）度較低或夾緊力著力點不（bú）當，使工件產生相應的變形，造成的加工（gōng）誤差。

 

6、刀具的（de）製造誤差和磨損

 

刀具（jù）誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑（xǐ）刀及圓拉刀等）的尺寸精（jīng）度直接影響工件的尺寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀（dāo）、花鍵滾刀、插（chā）齒刀具等）的刀刃形狀誤（wù）差會（huì）影響加工表麵的（de）形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑（xǐ）刀），其製造精度對（duì）加工精（jīng）度無直接（jiē）影響，但刀具易磨（mó）損。

 

7、加工現場環境影（yǐng）響

 

加工現場（chǎng）往往有許多（duō）細小金屬屑（xiè），這些金屬屑如果存在與零件（jiàn）定位麵或（huò）定位孔位置就會影響零件加工（gōng）精度，對於（yú）高精度加工，一些細小到目視（shì）不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被（bèi）識別出來但並無十分到位的方法（fǎ）來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（切削熱（rè）、摩擦熱）或外部熱源（環境（jìng）溫度、熱輻射）產熱使（shǐ）工藝係統受熱而發（fā）生（shēng）變形，從而影響加工精度。在大型（xíng）工（gōng）件加（jiā）工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起（qǐ）的（de）加工誤差占加工總誤差的（de）40%-70%。

 

工件熱變形對（duì）加工金的的影響包括工件均（jun1）勻受熱和工件（jiàn）不均（jun1）勻受熱兩種。

 

9、工件（jiàn）內部的殘餘（yú）應力

 

殘餘應力的產生（shēng）：

 

（1）毛胚（pēi）製造和（hé）熱處理（lǐ）過程中產（chǎn）生的殘餘應力（lì）；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶（dài）來的殘餘（yú）應（yīng）力。