數控機（jī）床加工精度常用的基本知識

　　

 

 

 

加（jiā）工精度主要用於生產產品程度，加工精度與加（jiā）工（gōng）誤差都是評價加工表（biǎo）麵幾何參數的術語。加（jiā）工（gōng）精（jīng）度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公（gōng）差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的（de）話（huà）該零件加工精（jīng）度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法所得（dé）到的實際參數都不會絕（jué）對（duì）準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件（jiàn）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，零件加（jiā）工質量包含零件加工精度（dù）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（shí）際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理（lǐ）想幾何參數相符（fú）合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了（le）加工精度（dù）的高（gāo）低。誤差越大加工精度越低，誤差越（yuè）小加（jiā）工精度（dù）越高。

 

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（yīng）提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度（dù）的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓（yā）軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與（yǔ）軸承相配件的（de）精度：

 

①提高箱（xiāng）體支（zhī）撐（chēng）孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測量及調節相應件的（de）徑向跳動範圍，使誤差（chà）補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加（jiā）軸承剛度；

 

③均（jun1）化滾動體誤差。

 

（3）使主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—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此（cǐ）反複（fù）直至達到所需（xū）尺寸。此法生產效率低（dī），主要用於單件（jiàn）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（chǎn）率（lǜ）高，主要用於大批大量生產（chǎn）。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸（cùn）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（shǎo），傳動鏈（liàn）短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是保證傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比（bǐ）應越小；

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提（tí）高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結（jié）構設計

 

①盡量（liàng）減少連（lián）接麵的數目（mù）；

 

②防止有局部（bù）低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛（gāng）度

 

①提高機床部（bù）件中零件間結（jié）合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準（zhǔn）麵的精度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（xiǎo）載荷（hé）及其變化（huà）

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切削力（lì）；

 

2）毛胚分組，盡（jìn）量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力（lì）

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變（biàn）形

 

（1）采用（yòng）合理的機（jī）床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱（rè）對稱結構——在變速（sù）箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等（děng）對（duì）稱（chēng）布置，可使（shǐ）箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部（bù）件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱（rè）和隔離熱源

 

1）采用較小的切（qiē）削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸（zhóu）承、絲杆螺母副、高（gāo）速運動的導軌副等不能分離的熱源（yuán），從結構（gòu）、潤滑等方（fāng）麵（miàn）改善其摩（mó）擦特性，減少發（fā）熱或用隔熱材料（liào）；

 

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（zhì）環境溫度

 

二、加工精度誤（wù）差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工（gōng）原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似（sì）的傳動關係進行加（jiā）工而產（chǎn）生的（de）誤差。加工原理誤差多出現於螺（luó）紋、齒輪、複（fù）雜（zá）曲（qǔ）麵（miàn）加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪（lún）用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采（cǎi）用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基本（běn）蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周（zhōu）節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一（yī）個無理數，但是車床的配換（huàn）齒輪的齒數是有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（zhí）（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件（jiàn）成形運動（螺旋（xuán）運動）的不（bú）準確，造成螺距誤差（chà）。

 

在（zài）加（jiā）工中，一般采用近似加（jiā）工，在理論誤差（chà）可以滿足加工精度要求的（de）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（yóu）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（chà）主要指：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導（dǎo）向元件、分度機構、夾具體等的製造誤（wù）差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使（shǐ）用過程中工作表麵的（de）磨（mó）損。

 

4、機床誤差

 

機床（chuáng）誤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、機床主軸回轉（zhuǎn）誤差、機床傳動鏈（liàn）的傳動（dòng）誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

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

 

① 導軌在（zài）水平（píng）麵內直線度Δy和垂直（zhí）麵內的直（zhí）線度Δz（彎（wān）曲）；

 

②前後兩導軌的（de）平行度（扭（niǔ）曲）；

 

③ 導軌（guǐ）對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直（zhí）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（jiàn）在誤差敏感（gǎn）方（fāng）向的相對位移。車削加（jiā）工時誤差敏感方向（xiàng）為（wéi）水平方向，垂直方向引起的導向誤差產生（shēng）的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感（gǎn）方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內（nèi）的直線度引起加工表麵直線度和（hé）平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差（chà）

 

機床主軸回轉（zhuǎn）誤差是指實（shí）際回轉軸線對於理（lǐ）想回轉軸（zhóu）線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主（zhǔ）軸徑（jìng）向圓跳動、主軸幾何軸線傾角（jiǎo）擺動。

 

1）主軸端麵圓跳（tiào）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（chà）或端麵平（píng）麵（miàn）度誤差；

 

③加工螺（luó）紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差表現為（wéi）其實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線（xiàn）運動，鏜床（chuáng）鏜出的孔為（wéi）橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔（kǒng）沒什麽影響；

 

②若主軸幾何（hé）軸線作偏（piān）心運動，無論車、鏜都（dōu）能得到一個半徑為刀尖（jiān）到平均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影（yǐng）響：

 

①幾（jǐ）何軸線相對（duì）於平（píng）均軸線（xiàn）在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從（cóng）各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作（zuò）偏心運動，而從軸向看各處偏心值（zhí）不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實（shí）際軸線在一（yī）平麵內作簡諧直線運動，而從軸向（xiàng）看各處跳動（dòng）幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線（xiàn）的傾角擺動為上述兩種的疊（dié）加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝係統（tǒng）受力變形

 

工（gōng）藝係統在切削力、夾（jiá）緊力、重（chóng）力和（hé）慣性力等作（zuò）用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係（xì）統各組（zǔ）成部分的相互位置關係，導致（zhì）加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考（kǎo）慮機床（chuáng）變形、工件變（biàn）形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切（qiē）削力對加（jiā）工精度的影響

 

隻考慮機床變形（xíng），對加工軸類零件來講，機床受（shòu）力變形使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中間（jiān）細的（de）鞍形，即（jí）產生（shēng）圓柱度（dù）誤（wù）差。隻考慮工件（jiàn）變形，對加工軸（zhóu）類（lèi）零（líng）件來講，工（gōng）件受力（lì）變形使加工（gōng）後工件呈（chéng）兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來（lái）講（jiǎng），單獨考慮機床或工件的變形，加（jiā）工後工件的形狀與加（jiā）工的軸類零件（jiàn）相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工（gōng）件裝夾（jiá）時，由於工件剛度較低或夾緊力著（zhe）力點不當，使工（gōng）件產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀（dāo）具的（de）種類不（bú）同而異。

 

（1）定尺（chǐ）寸刀具（如鑽頭、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）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響工件的形（xíng）狀精度（dù）。

 

（3）展成刀具（如齒（chǐ）輪滾刀、花鍵滾刀、插齒（chǐ）刀具等）的刀刃形（xíng）狀誤差會影響（xiǎng）加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般（bān）刀（dāo）具（jù）（如車刀、鏜刀、銑刀（dāo）），其（qí）製造精度對加工精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現（xiàn）場（chǎng）往往有許（xǔ）多細（xì）小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位置就會影響（xiǎng）零件加工精度，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（dào）精度（dù）。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的（de）作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的（de）熱變形（xíng）

 

在加工過程中，由於內（nèi）部熱（rè）源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環（huán）境溫度（dù）、熱輻射（shè））產熱使（shǐ）工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工（gōng）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的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（rè）兩種。

 

9、工件內部的（de）殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱（rè）處理過程中產生的（de）殘餘應力；

 

（2）冷（lěng）校直帶來的殘餘（yú）應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。