​數控機床加（jiā）工精度常用的基本知識

加工精度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參（cān）數的術語。加工精度用公差等級衡量（liàng），等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示（shì），數值越大（dà），其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反（fǎn）之亦然。公差等級（jí）從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零（líng）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 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

任何加工方法所得到的實（shí）際參（cān）數都不會絕對（duì）準（zhǔn）確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的（de）公差範圍內，就認為保（bǎo）證了加工精度（dù）。

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

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀和位（wèi）置）與理想幾何參（cān）數相符合的程度。它們之間的差異（yì）稱為加工誤差。加工誤差的大小（xiǎo）反映了加工精（jīng）度的高（gāo）低。誤差越大加工（gōng）精度越低，誤差（chà）越小加工精度越（yuè）高。

一、加工精度的調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高主軸部件的製造精度

1）應提高（gāo）軸承的回（huí）轉精度 ：

①選用高精度的滾（gǔn）動軸承；

②采用高精（jīng）度的多油鍥動壓軸承（chéng）；

③采用高精（jīng）度的靜壓軸承。

2）應提高與軸承相配件的精度：

①提高箱體支撐孔、主軸（zhóu）軸頸的加工精度；

②提高與軸承（chéng）相配合表麵的加工精度；

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤（wù）差補（bǔ）償或相抵消。

（2）對滾動軸承（chéng）適當預緊（jǐn）

①可消除間隙（xì）；

②增加軸（zhóu）承剛度；

③均化滾動體誤差。

（3）使主（zhǔ）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

通過試切—測量尺寸（cùn）—調整刀具（jù）的吃刀量—走（zǒu）刀切（qiē）削—再試（shì）切，如（rú）此反複（fù）直（zhí）至達到所需尺（chǐ）寸。此（cǐ）法生產效率（lǜ）低，主（zhǔ）要用於單件小批生產。

（2）調（diào）整法

通過預先（xiān）調整好機床、夾具、工件和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（chǎn）。

3、減小刀具磨損

在刀具（jù）尺寸磨損達到急劇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（duǎn），傳動精度（dù）高；

（2）采用降速（sù）傳動，是保證（zhèng）傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動副（fù），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（shòu）力變形（xíng）

（1）提高係統的剛度（dù），特別是提高（gāo）工藝係統中薄弱環節的剛度

1）合理的結構（gòu）設計

①盡量減少連接麵的數目；

②防止有局部低剛度環節出現；

③應合理選擇（zé）基礎件、支撐件的結構（gòu）和截麵形狀。

2）提高連（lián）接表麵（miàn）的接觸剛度（dù）

①提高（gāo）機床部件中（zhōng）零件間結合麵的質量；

②給機床部件以預加載荷；

③提（tí）高工件定位基準麵的精度（dù）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和切削（xuē）用量，以減小切（qiē）削力；

2）毛（máo）胚分組，盡量使調整中（zhōng）毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力

（1）增加消除內應（yīng）力的熱（rè）處理工序；

（2）合理安排工（gōng）藝（yì）過程。

7、減小工藝（yì）係統熱變形

（1）采用合（hé）理的（de）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、傳動齒輪等對稱布置，可使（shǐ）箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減（jiǎn）小；

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

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（jìn）可能將熱源從機（jī）床分離出去，減（jiǎn）少機床熱變形；

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動的導軌副等（děng）不（bú）能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少（shǎo）發熱（rè）或用隔熱材料；

5）采用強製式（shì）風冷、水冷等散熱措施。

（1）均衡溫（wēn）度場

（2）加速（sù）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（lǐ）誤差

加工原理誤差（chà）是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的（de）傳動關係進行加工而產生的誤差。加工（gōng）原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

例如，加工漸開線齒輪用（yòng）的齒輪滾刀（dāo），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（xiàn）基本蝸杆（gǎn），使齒輪漸（jiàn）開線齒形產生了誤差。又如車削模數（shù）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（shù），而π是（shì）一個（gè）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化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具（jù）對於工（gōng）件成形運（yùn）動（螺旋（xuán）運動（dòng））的不準確，造成螺距誤差。

在加工中，一般采用近似加工，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），來（lái）提高生產率和經濟性（xìng）。

2、調整誤差

機床的（de）調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要指：

（1）定位元件、刀（dāo）具導向元件（jiàn）、分度機構、夾具體等的（de）製造誤差；

（2）夾具裝配（pèi）後，以上各種元件工作（zuò）麵間的相對尺寸誤差（chà）；

（3）夾具在使用過程（chéng）中工作表麵的磨損。

4、機床誤差

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

（1）機床導軌導向誤差

1）導軌導向精度——導軌副運動件實（shí）際運動方向與理想運動方向（xiàng）的符（fú）合程（chéng）度。主要包括：

① 導軌在水平（píng）麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

②前後兩（liǎng）導軌的平行度（扭曲（qǔ））；

③ 導軌對主（zhǔ）軸回（huí）轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤（wù）差或垂直度誤差。

2）導軌導向精度對切削（xuē）加工的影（yǐng）響

主要考慮導（dǎo）軌誤差引（yǐn）起刀具與工件在誤（wù）差敏感方向的相對位移。車削加工時誤（wù）差敏感方向為水（shuǐ）平方向，垂（chuí）直方（fāng）向引起的導向誤差產生的加（jiā）工誤（wù）差可（kě）以忽略；鏜削加工時誤差（chà）敏感方向隨刀具回轉而（ér）變化；刨削加工時誤差敏感（gǎn）方向為垂直（zhí）方向，床身導軌在垂直（zhí）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線對於理想回轉軸線的漂（piāo）移。主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（bǎi）動（dòng）。

1）主軸端麵圓跳（tiào）動對（duì）加工（gōng）精度的影響：

①加工圓柱麵時無影響；

②車（chē）、鏜端麵（miàn）時將產生端麵與圓柱麵軸（zhóu）線（xiàn）垂直度誤差或端麵平麵（miàn）度（dù）誤差；

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺距周期誤差。

2）主軸徑向圓跳動（dòng）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（zuò）簡諧直線運動，鏜床鏜（táng）出的孔（kǒng）為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓（yuán）跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

②若主軸（zhóu）幾何軸線作（zuò）偏心運動，無論車、鏜都能得（dé）到一個半徑為刀尖到平均（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幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌（guǐ）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（xīn）值不同；

②幾何軸線在某一平麵內作擺動（dòng），從（cóng）各（gè）截麵看相當（dāng）於實際軸線在一平（píng）麵內作簡諧直線運動，而（ér）從（cóng）軸向（xiàng）看各處跳動幅值不同；

③實際上主軸幾何軸線的傾（qīng）角擺（bǎi）動為上（shàng）述兩種的疊加。

（3）機床傳動（dòng）鏈的傳動誤差

機床傳動鏈的（de）傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對（duì）運動誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力（lì）等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝（yì）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（kǎo）慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總（zǒng）變形。

（1）切削（xuē）力對加工精度的（de）影響

隻考慮機床變（biàn）形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加（jiā）工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱（zhù）度誤差。隻考慮工件（jiàn）變形，對加（jiā）工軸類零件（jiàn）來講，工件受力（lì）變形使加工後工（gōng）件（jiàn）呈兩端細、中間粗的鼓（gǔ）形（xíng）。而對加工（gōng）孔類零件來講，單（dān）獨（dú）考慮機床（chuáng）或工件的變形，加工後工（gōng）件的形狀與加工的（de）軸類零件相反。

（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（jiá）緊力著力點不當，使工件產生相應的變形，造成的（de）加工誤差。

6、刀具的製造誤差和磨損（sǔn）

刀具誤差對加（jiā）工精度的影響根（gēn）據刀具的（de）種類不同而異。

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

（2）成型刀（dāo）具（如成型車刀、成（chéng）型銑（xǐ）刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接（jiē）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（dāo）刃形狀誤（wù）差會影響加工表麵的形狀精度。

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製造精度（dù）對加工精（jīng）度無（wú）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（wǎng）有許多細小金屬屑，這（zhè）些（xiē）金屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位置就會（huì）影響（xiǎng）零件加工精度，對於高精度加工，一些細小到目視（shì）不到的金屬屑都（dōu）會（huì）影響到精度。這個影響因素會被識別出來（lái）但並無十分到（dào）位的方法來杜絕，往往對操作員的（de）作業手法（fǎ）依賴很高（gāo）。

8、工藝係統的熱變形

在加工過程中（zhōng），由於內部熱（rè）源（切削熱、摩擦（cā）熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射）產（chǎn）熱使工藝係（xì）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（chà）的（de）40%-70%。

工件（jiàn）熱變形（xíng）對加工金的的影響包括（kuò）工件均勻受熱和工件不均勻（yún）受熱兩種。

9、工件內（nèi）部的殘餘應（yīng）力

殘餘應力（lì）的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

（2）冷校直帶（dài）來的殘餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。