數控機（jī）床加工精度常用的（de）基本知識

　　

加工（gōng）精度（dù）主要用於生產產品程度，加（jiā）工精度與加工（gōng）誤差（chà）都是評（píng）價加工表麵（miàn）幾何參（cān）數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其（qí）精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差（chà）小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有（yǒu）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（jiàn）加工精度是最低的 ，一般上（shàng）IT7、IT8是加工精度（dù）中等級別。

 

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

 

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

 

機械加工（gōng）精度是指零件加工後的實際幾何參（cān）數（尺寸、形（xíng）狀和位置）與（yǔ）理想幾（jǐ）何參數相符合（hé）的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小（xiǎo）反映了加工（gōng）精度的（de）高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越（yuè）高。

 

一、加（jiā）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）應提高軸承的（de）回轉精度 ：

 

①選用（yòng）高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度（dù）的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸（zhóu）承。

 

2）應提高與軸承相配件的（de）精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸（zhóu）頸（jǐng）的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸承相配（pèi）合表麵的加工精度；

 

③測量及（jí）調節相應（yīng）件的徑向跳（tiào）動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適（shì）當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使（shǐ）主軸回轉精度（dù）不（bú）反映到工件上（shàng）。

 

2、對工藝係統進（jìn）行調整

 

（1）試切法調整（zhěng）

 

通過試（shì）切—測量尺（chǐ）寸—調整刀具的吃刀（dāo）量—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此（cǐ）法生產效（xiào）率低，主要用於單件小批生產（chǎn）。

 

（2）調整（zhěng）法（fǎ）

 

通過預先調整（zhěng）好機床、夾具、工件和刀具的（de）相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批（pī）大量生（shēng）產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損

 

在刀具尺寸（cùn）磨損達到急劇磨損階段前就（jiù）必須重（chóng）新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數（shù）少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳（chuán）動精度（dù）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（jīng）度應高於其（qí）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（tè）別是提高工藝係統中薄弱環（huán）節（jiē）的剛度

 

1）合理的結構設（shè）計（jì）

 

①盡量減少連接麵的（de）數（shù）目；

 

②防止（zhǐ）有局部低剛度環（huán）節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和（hé）截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸（chù）剛度

 

①提高機床部件中零件間結合（hé）麵（miàn）的質量（liàng）；

 

②給機床部件以預（yù）加載荷；

 

③提高工件（jiàn）定位基（jī）準（zhǔn）麵的（de）精度和減小（xiǎo）它的表麵粗糙度值（zhí）。

 

3）采用合理的裝夾（jiá）和定位方式

 

（2）減小載（zǎi）荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾（jǐ）何（hé）參數（shù）和切（qiē）削用量，以減小切削力（lì）；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚（pēi）加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減少（shǎo）殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序（xù）；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床（chuáng）部件結構及裝配基準

 

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

 

2）合理選（xuǎn）擇（zé）機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔（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（gōng）序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出（chū）去（qù），減少機床熱變形；

 

4）對主軸（zhóu）軸（zhóu）承、絲杆（gǎn）螺母副、高速運動的導軌副等（děng）不能分離的熱源（yuán），從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發（fā）熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風（fēng）冷（lěng）、水（shuǐ）冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加（jiā）速達到傳熱平（píng）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（lǐ）誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關（guān）係進行加（jiā）工而產生（shēng）的誤差（chà）。加工原理（lǐ）誤差多出（chū）現於螺紋（wén）、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例（lì）如，加工漸開線齒輪（lún）用（yòng）的（de）齒（chǐ）輪滾刀，為使滾（gǔn）刀製造（zào）方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本蝸杆（gǎn）代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸（jiàn）開（kāi）線齒（chǐ）形產生了誤差（chà）。又如（rú）車削模數蝸杆時，由於蝸（wō）杆的螺距等（děng）於蝸輪的周節（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（zé）配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工（gōng）件成形運動（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要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來（lái）提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機（jī）床的調整誤差（chà）是指由（yóu）於調整（zhěng）不準確而（ér）產生的誤（wù）差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的（de）誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向元件、分（fèn）度機構（gòu）、夾具（jù）體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後（hòu），以上（shàng）各種元件工作麵間的相對尺寸誤差（chà）；

 

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

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導（dǎo）軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向與（yǔ）理想運動方向的（de）符合程度。主要包括：

 

① 導軌在水平麵內直（zhí）線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後（hòu）兩導軌的平行度（扭曲（qǔ））；

 

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

 

2）導軌導向精度對（duì）切削加工的影響（xiǎng）

 

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移。車削加工時誤差（chà）敏感方向為水平方向（xiàng），垂直方向引起的導向誤差產生（shēng）的加工誤差（chà）可以忽略（luè）；鏜削加（jiā）工時誤差敏感方向隨刀具回轉而（ér）變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直（zhí）方向，床身導軌在垂（chuí）直平（píng）麵內的直線度引起加（jiā）工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機（jī）床主軸回（huí）轉誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想（xiǎng）回轉軸線的漂移。主要包括主（zhǔ）軸端麵圓跳動、主軸徑向圓（yuán）跳動（dòng）、主軸幾何軸線傾角（jiǎo）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（táng）端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端（duān）麵平麵度誤差；

 

③加（jiā）工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差表（biǎo）現為（wéi）其實際軸（zhóu）線在y軸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（dù）誤差為徑向圓跳動幅值；而（ér）車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運（yùn）動，無論（lùn）車、鏜都能得（dé）到一個半徑為刀尖（jiān）到平均軸（zhóu）線距（jù）離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響（xiǎng）：

 

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

 

②幾何軸線在某一平麵（miàn）內作擺動，從各截麵看（kàn）相當於（yú）實際軸線在（zài）一平麵內作簡諧直線運動，而從軸（zhóu）向看各處跳動幅值（zhí）不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊（dié）加。

 

（3）機床（chuáng）傳動鏈的（de）傳動誤差

 

機床傳（chuán）動鏈的（de）傳動誤差是（shì）指傳動鏈（liàn）中（zhōng）首末（mò）兩端傳動元件之間（jiān）的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝（yì）係（xì）統在切削力（lì）、夾緊力、重力和慣性力（lì）等作（zuò）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相互位置（zhì）關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的（de）穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對（duì）加工精度（dù）的影響（xiǎng）

 

隻考慮（lǜ）機床變形，對加工軸（zhóu）類零（líng）件來講，機床受力變形使加（jiā）工工（gōng）件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻（zhī）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、中間粗的鼓形。而對加工孔（kǒng）類零件（jiàn）來（lái）講，單（dān）獨考慮機床（chuáng）或工件的（de）變形，加工後工件的形狀與加工的（de）軸類（lèi）零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

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

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差（chà）對加工精度的影（yǐng）響根據（jù）刀（dāo）具（jù）的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉（lā）刀等）的尺寸精度直接（jiē）影響工件（jiàn）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）的形狀精度將（jiāng）直接（jiē）影響工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪（lún）滾（gǔn）刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤差（chà）會影（yǐng）響加工表麵的（de）形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影響，但刀具易（yì）磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加（jiā）工現（xiàn）場（chǎng）往往有許多細小金屬屑，這些金屬（shǔ）屑如果存在與零件（jiàn）定位麵或（huò）定位孔位置就會影（yǐng）響零件（jiàn）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（xiè）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（fèn）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（de）熱變形

 

在加工過程中，由（yóu）於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部（bù）熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱（rè）而發生變形，從而影響加工精（jīng）度。在大型工件加（jiā）工和精密（mì）加工中， 工藝係（xì）統熱變（biàn）形引起的加（jiā）工（gōng）誤差占加（jiā）工總（zǒng）誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻（yún）受熱和工件不均勻（yún）受熱（rè）兩（liǎng）種。

 

9、工（gōng）件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產（chǎn）生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生（shēng）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（cán）餘（yú）應力。