數控機床加工精度常用的基本知識

　　

加工精度主要用於生（shēng）產產品程度，加工精度與加工誤（wù）差都是評價（jià）加工表麵幾何參數的術語。加工精度用（yòng）公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其（qí）誤差越大。加（jiā）工精度高，就是加（jiā）工誤差小，反之亦然（rán）。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有（yǒu）20個，其（qí）中IT01表示的話該零件（jiàn）加工精度最高的（de），IT18表示的話該零件加工精（jīng）度是最低的 ，一（yī）般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法（fǎ）所得到（dào）的實際參數都不（bú）會絕對準確，從零件的功（gōng）能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

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（jīng）度和（hé）表麵質量兩大（dà）部分。

 

機械加工精度是指零件（jiàn）加工後的實（shí）際幾何參數（尺寸、形（xíng）狀和位置）與理想幾何（hé）參數相符合（hé）的程（chéng）度。它們之間的差異稱為（wéi）加工誤差。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低，誤差越小加工精度越高（gāo）。

 

一、加（jiā）工精度的（de）調整（zhěng）方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精（jīng）度

 

1）應提高軸承的回轉（zhuǎn）精度 ：

 

①選用高精（jīng）度（dù）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。

 

2）應提（tí）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提高與軸承相配合表（biǎo）麵的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償（cháng）或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差（chà）。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工（gōng）藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通（tōng）過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削（xuē）—再試切，如此反複直至達到所（suǒ）需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小（xiǎo）批生產。

 

（2）調整法

 

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

 

3、減小（xiǎo）刀（dāo）具磨損

 

在刀具尺寸磨（mó）損達到急劇磨損階段前就必須重（chóng）新磨刀。

 

4、減少（shǎo）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（dòng），是保證傳動精度的重要原則，且（qiě）越接近（jìn）末端（duān）的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端（duān）件精度應高於其（qí）他傳動件（jiàn）。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的（de）剛度，特別是提（tí）高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（fáng）止有（yǒu）局部低剛度環節出現；

 

③應合理（lǐ）選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接（jiē）表麵的接觸剛（gāng）度

 

①提高機床部件中零件間（jiān）結合麵的（de）質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位（wèi）基準麵（miàn）的精度和減小它的表麵粗糙度值（zhí）。

 

3）采用合理的裝夾和定位方（fāng）式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇（zé）刀具幾何（hé）參數和切削用量，以減小切削力（lì）；

 

2）毛（máo）胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減（jiǎn）少殘餘應力

 

（1）增加消（xiāo）除內應力的熱處（chù）理工序；

 

（2）合理安排工藝過程（chéng）。

 

7、減小工藝係統熱變（biàn）形

 

（1）采用合理的機床部件（jiàn）結構及裝配基準

 

1）采（cǎi）用熱對（duì）稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可（kě）使（shǐ）箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基（jī）準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源（yuán）

 

1）采用較小的切削（xuē）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（jiāng）熱源（yuán）從機床分離出去（qù），減少機床熱（rè）變形；

 

4）對主軸（zhóu）軸承、絲杆螺母副（fù）、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤（rùn）滑等方麵改善其摩擦（cā）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）到傳熱平衡（héng）

 

（3）控製環境溫度（dù）

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原（yuán）理誤差

 

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

 

例如，加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本（běn）蝸杆代替漸開（kāi）線基本蝸杆，使齒輪（lún）漸開（kāi）線齒形產生（shēng）了誤（wù）差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸（wō）輪的周節（即（jí） mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但是（shì）車床的配（pèi）換齒輪的（de）齒數是有限的，選擇（zé）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）對於工件成形運動（螺旋運動（dòng））的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近（jìn）似加工，在理論誤差可以滿（mǎn）足加工精度要求（qiú）的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來（lái）提高生產率和經（jīng）濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調（diào）整（zhěng）誤差（chà）是指（zhǐ）由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造（zào）誤差和磨（mó）損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件（jiàn）、刀（dāo）具導向（xiàng）元件、分（fèn）度機構、夾具（jù）體等的（de）製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵（miàn）間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵（miàn）的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝（zhuāng）誤差和磨損。主要包（bāo）括機床導軌導向誤（wù）差、機床主（zhǔ）軸回轉誤差、機（jī）床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向（xiàng）誤差

 

1）導軌（guǐ）導向精度——導軌副運動件實際運動方向與（yǔ）理想運動（dòng）方向的符合（hé）程度。主（zhǔ）要包括：

 

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

 

②前（qián）後（hòu）兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在（zài）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（guǐ）導向精度對切削加工的（de）影響

 

主（zhǔ）要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向（xiàng）的相對位移。車削加（jiā）工時誤差敏（mǐn）感方向為（wéi）水平方向，垂直方（fāng）向（xiàng）引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏（mǐn）感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床（chuáng）身導軌在垂直平麵內的（de）直線度引起加工（gōng）表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差（chà）

 

機床主軸回轉誤差是指實際回（huí）轉軸線對（duì）於理想回轉軸線的漂移。主要包括主（zhǔ）軸端麵圓跳動、主軸徑（jìng）向圓（yuán）跳動、主軸幾何軸線（xiàn）傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對（duì）加工（gōng）精度的（de）影響：

 

①加工圓柱麵時無影（yǐng）響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產生螺距周（zhōu）期誤差。

 

2）主（zhǔ）軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若（ruò）徑向回轉誤差表現為其實際軸線在y軸（zhóu）坐標方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什（shí）麽影響；

 

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

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加（jiā）工精度的影響：

 

①幾何軸線相對於平均（jun1）軸線在空間（jiān）成一（yī）定（dìng）錐（zhuī）角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平（píng）均（jun1）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（mǒu）一平麵內作擺動（dòng），從各截麵看相當（dāng）於實際軸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實際上主軸幾何軸線的傾（qīng）角擺動為上述兩種的疊加。

 

（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（zhōng）首末兩端傳動元件之（zhī）間的相對運動誤差。

 

5、工藝係（xì）統受力變形

 

工藝係統在切削（xuē）力、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（de）相互位置關係，導致加工誤差的（de）產生，並影響加工過程的穩定性。主要考（kǎo）慮（lǜ）機床變形、工件變（biàn）形以及（jí）工藝係統的總變形。

 

（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）加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度（dù）誤差。隻考慮工件變形，對（duì）加工（gōng）軸類零件來講，工（gōng）件受力變形使加工後（hòu）工件呈（chéng）兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類（lèi）零件來講，單獨考慮機床或工（gōng）件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件（jiàn）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緊（jǐn）力著力點不當，使工件產（chǎn）生相應的（de）變形，造成的加工誤差。

 

6、刀（dāo）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（de）種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如（rú）鑽頭、鉸刀、鍵槽（cáo）銑刀及（jí）圓拉刀等）的尺寸精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（dāo）、成型砂輪等）的形狀精度（dù）將（jiāng）直接影響（xiǎng）工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的（de）刀刃形狀誤差會影響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度（dù）對（duì）加工精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場（chǎng）環境影響

 

加工現場往往（wǎng）有許多細小（xiǎo）金屬屑，這些金屬屑（xiè）如果存在與零件定位麵或定位孔（kǒng）位置（zhì）就會影響（xiǎng）零件加工精度，對於高精度加工，一些細小到目（mù）視不到（dào）的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識（shí）別（bié）出來但並無十分到位（wèi）的（de）方法來杜（dù）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（guò）程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫（wēn）度、熱輻射）產（chǎn）熱使工藝（yì）係統受熱而發生變形，從而影響（xiǎng）加工精度。在大型工件加工和精（jīng）密（mì）加工中， 工藝係統熱變（biàn）形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

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

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應（yīng）力的產生：

 

（1）毛胚製造（zào）和熱（rè）處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘（yú）應（yīng）力（lì）；

 

（3）切削加（jiā）工帶來的殘餘應力。