​數控機床加工精度常用的基本知識

　　

加工（gōng）精度主要（yào）用於生產產品程度，加工精度與（yǔ）加工誤（wù）差都是評價加工表麵（miàn）幾何（hé）參數的術語。加工精度用（yòng）公差等級衡量，等級值越小，其精度越（yuè）高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是（shì）加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話（huà）該零件加工精（jīng）度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低（dī）的（de） ，一般上IT7、IT8是加工精（jīng）度中等級別。

 

任何加工方法所得到（dào）的實際參數都不會絕對準確，從（cóng）零件的功能（néng）看，隻（zhī）要加（jiā）工誤差在零件圖要求的公（gōng）差（chà）範圍內（nèi），就認為（wéi）保證了加工精度。

 

機（jī）器的質量取決於零（líng）件的（de）加工質量和機（jī）器（qì）的（de）裝配（pèi）質量，零件加工（gōng）質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分。

 

機械加工精（jīng）度是指零件加工後的實際幾何參數（尺（chǐ）寸、形狀和（hé）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（gōng）誤差的大小反（fǎn）映了（le）加工精度的（de）高低。誤差越大加工精（jīng）度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加（jiā）工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高（gāo）主軸部件的製造精度

 

1）應提（tí）高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精（jīng）度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承（chéng）相配件的精度：

 

①提高箱（xiāng）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（miàn）的加工精度；

 

③測量及調（diào）節相應件的徑（jìng）向跳動範圍，使誤差補償或（huò）相抵消（xiāo）。

 

（2）對滾動軸（zhóu）承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動（dòng）體（tǐ）誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映（yìng）到工件（jiàn）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（diào）整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所需（xū）尺寸。此法生產效率低，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（hé）刀具的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇（jù）磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精（jīng）度高；

 

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳動精度的重要原則，且越接近末（mò）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（jiàn）。

 

5、減（jiǎn）小工藝係統的受力變形

 

（1）提（tí）高（gāo）係（xì）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（de）結構設計

 

①盡量減少連接麵的數（shù）目；

 

②防止有局部低剛（gāng）度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的（de）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給機床部件以（yǐ）預加（jiā）載荷；

 

③提高工（gōng）件定位基準麵的精度和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變（biàn）化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加（jiā）工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的（de）熱處（chù）理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變（biàn）形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

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

 

2）合理選擇（zé）機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱（rè）和隔離熱源

 

1）采用較小（xiǎo）的切削用量；

 

2）零件精（jīng）度要求高（gāo）時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可（kě）能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對（duì）主軸軸承、絲杆（gǎn）螺母副、高（gāo）速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵改善其摩（mó）擦特性，減少發熱（rè）或用（yòng）隔熱材料；

 

5）采用強製（zhì）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、加工精度誤差的原因

 

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關係進（jìn）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（qǔ）麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀（dāo）製造方便，采用了（le）阿基米（mǐ）德基本蝸杆或法向直（zhí）廓基本蝸杆代替漸開線（xiàn）基本蝸杆（gǎn），使齒輪漸開線（xiàn）齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的（de）周節（jiē）（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，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（wéi）近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀（dāo）具對於（yú）工件成（chéng）形運動（螺旋運動）的不準（zhǔn）確，造成螺距誤差（chà）。

 

在加工中，一般采用近似加（jiā）工（gōng），在理論（lùn）誤差可以滿足加（jiā）工精度要求的前提（tí）下（《=10%-15%尺寸公（gōng）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由於調整不準（zhǔn）確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造（zào）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（chǐ）寸誤差；

 

（3）夾具在（zài）使用過程中（zhōng）工作表麵的磨損。

 

4、機（jī）床誤差

 

機（jī）床誤（wù）差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨（mó）損（sǔn）。主要包括機床導軌導向誤差、機（jī）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）導軌導向精（jīng）度——導軌副運動件實際運動方（fāng）向與理想（xiǎng）運動方向的符合程度（dù）。主要包括：

 

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

 

②前後（hòu）兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導（dǎo）軌對主軸回轉軸線在水（shuǐ）平麵內（nèi）和垂直麵（miàn）內的平行度誤差或垂直（zhí）度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響（xiǎng）

 

主要（yào）考慮導軌誤差引（yǐn）起刀具與（yǔ）工（gōng）件在誤差敏感方向的相（xiàng）對位移。車削加工時誤（wù）差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略（luè）；鏜削加工（gōng）時誤差敏感方向隨刀具（jù）回轉而（ér）變化；刨削加工時誤差敏感方（fāng）向為垂（chuí）直方向，床身（shēn）導軌（guǐ）在垂直平麵內的直（zhí）線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主（zhǔ）軸回轉誤差

 

機床主（zhǔ）軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉（zhuǎn）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（yǔ）圓柱麵軸（zhóu）線垂直度誤差或（huò）端麵平麵度誤差；

 

③加工螺（luó）紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳（tiào）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（zuò）標方向上（shàng）作簡諧（xié）直線運動，鏜床鏜出（chū）的（de）孔為橢（tuǒ）圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；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（yùn）動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸（zhóu）線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角（jiǎo）擺動（dòng）對加工（gōng）精度的影響：

 

①幾何軸（zhóu）線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從（cóng）各截麵看（kàn）相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而（ér）從軸向看各處偏心值不同；

 

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

 

③實際上主軸幾何軸線的（de）傾角擺動為上述（shù）兩種的疊加。

 

（3）機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差

 

機床（chuáng）傳（chuán）動鏈（liàn）的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端（duān）傳動（dòng）元件（jiàn）之間（jiān）的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變（biàn）形

 

工藝（yì）係統在切削（xuē）力、夾緊力、重力和慣性力等（děng）作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成（chéng）部分的相互位置關係，導致加工（gōng）誤差的產生，並影響加工過（guò）程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統（tǒng）的總變形。

 

（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，機床受力變形使（shǐ）加工工件呈兩（liǎng）端粗、中間細的鞍形（xíng），即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件（jiàn）來講，工件受力變形（xíng）使加工後工件呈兩端（duān）細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的（de）形狀與加工（gōng）的軸類零件（jiàn）相反。

 

（2）夾緊力對加（jiā）工精度的影響

 

工（gōng）件裝夾時，由於工（gōng）件剛（gāng）度較低或夾緊力著力點不當，使工件產（chǎn）生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加（jiā）工精度的影響根據刀具的種（zhǒng）類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度（dù）直接影響（xiǎng）工件的尺寸精度。

 

（2）成型刀（dāo）具（如（rú）成型車刀（dāo）、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（zhuàng）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（xíng）狀（zhuàng）誤差會影響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車（chē）刀（dāo）、鏜刀、銑刀），其製造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（jìng）影響

 

加工現場往往有許多細小金屬屑，這些（xiē）金屬屑如果（guǒ）存在與零（líng）件定位（wèi）麵或定位孔位置就會影響零件（jiàn）加工精度，對於高精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來（lái）但（dàn）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（yì）係統的（de）熱變形

 

在加工過程中，由於內部（bù）熱源（切削熱、摩擦熱（rè））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（gōng）精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統（tǒng）熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的（de）的（de）影響包括工件均勻受熱（rè）和工件（jiàn）不均勻受（shòu）熱兩（liǎng）種。

 

9、工件內部的殘餘應力（lì）

 

殘（cán）餘應力的產生：

 

（1）毛（máo）胚製造（zào）和熱處（chù）理過程（chéng）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應力。