數控機床加工精（jīng）度常用的基本知識

　　

加工精度主要用於生產產品程度，加工（gōng）精（jīng）度與加工誤差都是評（píng）價（jià）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，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越（yuè）大（dà）。加工精度高，就是加工誤差小（xiǎo），反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有（yǒu）20個（gè），其中IT01表示（shì）的話該零件加工（gōng）精度最高（gāo）的，IT18表示的話該零件加工精度是最（zuì）低的 ，一般上IT7、IT8是加工（gōng）精度中等級別。

 

任何加工（gōng）方法所得到的實際參數都不會絕對（duì）準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖（tú）要求的公差範圍內，就認為（wéi）保證了加工精度。

 

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

 

機械加工精度是指（zhǐ）零（líng）件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀和（hé）位置）與理想（xiǎng）幾何（hé）參數相符合（hé）的程度（dù）。它們之間的差異稱為加工誤差（chà）。加工誤差的大小反映了加工（gōng）精（jīng）度的高低。誤差越大加工精度越低（dī），誤差越小加工精度越高（gāo）。

 

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（de）製（zhì）造（zào）精度

 

1）應提高軸承（chéng）的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采（cǎi）用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承（chéng）。

 

2）應提高與軸承（chéng）相配件的精度：

 

①提高箱體支（zhī）撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表（biǎo）麵（miàn）的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向（xiàng）跳動（dòng）範圍（wéi），使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動（dòng）軸承適當預緊（jǐn）

 

①可消（xiāo）除間隙；

 

②增加軸承剛（gāng）度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（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（zhěng）

 

（1）試切法調整（zhěng）

 

通過試切—測量尺寸（cùn）—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達到（dào）所需尺寸。此法生產效率低，主（zhǔ）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。此法生產率（lǜ）高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨（mó）損

 

在刀（dāo）具尺寸磨損（sǔn）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（dòng）鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是保證傳動精（jīng）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（yú）其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受（shòu）力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是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（jiǎn）少連（lián）接麵的數目；

 

②防止有局部低剛度環（huán）節（jiē）出（chū）現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截（jié）麵形狀。

 

2）提高連（lián）接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件（jiàn）中零件間結合麵（miàn）的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵（miàn）的精度和（hé）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（hé）及其變化

 

1）合（hé）理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減（jiǎn）小切（qiē）削力；

 

2）毛胚分（fèn）組，盡量使調整（zhěng）中毛胚加工餘（yú）量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加（jiā）消（xiāo）除內（nèi）應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減（jiǎn）小工藝係（xì）統熱變形

 

（1）采用合理（lǐ）的（de）機（jī）床部件（jiàn）結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸（zhóu）承、傳（chuán）動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇（zé）機床零部件的（de）裝配基準（zhǔn）。

 

（2）減少熱源的發熱和（hé）隔離熱（rè）源（yuán）

 

1）采用（yòng）較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分（fèn）開；

 

3）盡可能將（jiāng）熱源從機床分離出去，減少機床熱（rè）變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速運動的（de）導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵改（gǎi）善其摩擦特性，減少發（fā）熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施（shī）。

 

（1）均衡溫（wēn）度（dù）場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境（jìng）溫度

 

二、加（jiā）工精度誤差的（de）原因

 

1、加工原理（lǐ）誤差

 

加工原理誤差是指（zhǐ）采用了近似的刀刃輪廓或（huò）近似的（de）傳動關（guān）係進行加工而（ér）產生的誤差。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵（miàn）加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便（biàn），采用了阿基米（mǐ）德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基（jī）本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開（kāi）線齒形產生了（le）誤差。又如車（chē）削（xuē）模數蝸杆時，由於蝸（wō）杆的螺距等於蝸輪（lún）的周節（即 mπ），其中 m是模（mó）數，而（ér）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（lún）時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這（zhè）就將引起刀具對於工（gōng）件（jiàn）成形運動（螺旋運動）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精度（dù）要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），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確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損（sǔn）

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具（jù）導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝（zhuāng）配後，以上各種元件工作麵間（jiān）的相對尺（chǐ）寸誤差（chà）；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差（chà）

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主（zhǔ）要（yào）包括機床（chuáng）導軌導向誤差、機床主軸回轉（zhuǎn）誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床（chuáng）導軌導向誤差（chà）

 

1）導軌（guǐ）導向精度——導軌副（fù）運動件實際運動方向與理想運動方向的符合程度。主要包（bāo）括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線（xiàn）度Δz（彎（wān）曲）；

 

②前（qián）後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線（xiàn）在水平麵內和垂（chuí）直麵內的平行度誤差或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考（kǎo）慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感（gǎn）方向的相（xiàng）對位（wèi）移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向，垂直（zhí）方向引起（qǐ）的導（dǎo）向誤差產生的加工誤差可（kě）以忽略；鏜削加（jiā）工時誤差敏感方向隨刀具回（huí）轉而（ér）變化；刨削（xuē）加工時誤差敏感方（fāng）向為垂直方向，床身導軌在垂直（zhí）平（píng）麵內的直線度（dù）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（zhǐ）實際回轉軸（zhóu）線對於理（lǐ）想回轉軸線的漂移。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圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵平麵（miàn）度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動（dòng）對加工精度的影響：

 

①若徑向回（huí）轉誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方（fāng）向上作簡諧直線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒（méi）什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對（duì）加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對（duì）於平均軸線（xiàn）在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾（jǐ）何軸心繞平均軸心作（zuò）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作擺動，從各截麵看相（xiàng）當於實際軸線在一平麵內作簡諧（xié）直線運動，而從軸向看各處跳動（dòng）幅值不同；

 

③實（shí）際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動（dòng）鏈（liàn）的傳動（dòng）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（dòng）元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝（yì）係統受力變形

 

工藝係統在（zài）切（qiē）削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形（xíng），從而破（pò）壞（huài）了已調（diào）整好的工藝係統（tǒng）各組成部分的相互位置（zhì）關（guān）係，導致加工誤差的產生，並影響加工過（guò）程的穩定（dìng）性。主要考慮機床變形、工件變（biàn）形以（yǐ）及（jí）工藝係統的總（zǒng）變形。

 

（1）切削力對加（jiā）工精（jīng）度的影響

 

隻（zhī）考慮機床（chuáng）變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中（zhōng）間細的鞍形，即產生圓柱度誤差（chà）。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細（xì）、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件（jiàn）來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工（gōng）的（de）軸類零件相反。

 

（2）夾（jiá）緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾時，由於（yú）工件剛度較低或夾緊力著力點（diǎn）不當，使工件產生相應的變（biàn）形，造成的加工誤差。

 

6、刀具（jù）的（de）製造誤差和磨損（sǔn）

 

刀具誤差對加工精度的影響根（gēn）據刀具的種類不同（tóng）而異。

 

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

 

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

 

（3）展成刀具（如齒（chǐ）輪滾刀、花鍵滾刀、插（chā）齒刀具等）的刀刃形狀誤差（chà）會影響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀（dāo）），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（xiē）金屬屑如（rú）果存在與零件（jiàn）定位麵或定位孔位置就（jiù）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（bú）到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十（shí）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、工藝係統的熱變形

 

在加工過（guò）程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外（wài）部熱源（yuán）（環境溫（wēn）度、熱輻射（shè））產（chǎn）熱使工（gōng）藝係統受熱而發生變形，從而（ér）影響加工精（jīng）度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形（xíng）引起的加工誤差占加工總誤差（chà）的（de）40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工（gōng）件（jiàn）內部的殘（cán）餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加（jiā）工帶來的殘餘應力。