數控機床加工（gōng）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（jīng）度與加工誤差都是（shì）評價加工表麵幾何參數的術（shù）語（yǔ）。加工精度用公差等級衡量，等（děng）級值越小，其（qí）精度越高（gāo）；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就（jiù）是加（jiā）工誤（wù）差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個，其中IT01表示的（de）話該零件加工精度最高的，IT18表示的話（huà）該零件加工精（jīng）度是最低的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加（jiā）工（gōng）精度（dù）中等級別。

 

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

 

機器的質量取決（jué）於零件的加工（gōng）質量和機器的（de）裝配質量，零（líng）件加（jiā）工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的（de）實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符（fú）合的程度。它們（men）之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反（fǎn）映了加（jiā）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。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小（xiǎo）機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應（yīng）提高軸（zhóu）承的回轉（zhuǎn）精度 ：

 

①選用高精度的（de）滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高（gāo）精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高（gāo）箱體（tǐ）支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸（zhóu）承相配合表麵（miàn）的加工精度（dù）；

 

③測（cè）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（dāng）預緊

 

①可消（xiāo）除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精（jīng）度不反（fǎn）映到工件上。

 

2、對工藝（yì）係統（tǒng）進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺（chǐ）寸—調（diào）整（zhěng）刀具的（de）吃刀量—走刀切（qiē）削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主（zhǔ）要用於單件小批（pī）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（duì）位置獲得（dé）所需尺寸。此法（fǎ）生產率（lǜ）高，主要用於大批大量生產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損（sǔn）達到急劇磨損階段前就（jiù）必須重新磨刀（dāo）。

 

4、減少傳動鏈傳動（dòng）誤差

 

（1）傳動件數少，傳動（dòng）鏈短，傳動（dòng）精度高（gāo）；

 

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

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件（jiàn）。

 

5、減（jiǎn）小工藝係統的受（shòu）力變形

 

（1）提高係統的剛（gāng）度（dù），特別（bié）是提高工藝（yì）係統中薄（báo）弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出（chū）現（xiàn）；

 

③應合理選擇基（jī）礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連（lián）接表麵（miàn）的接（jiē）觸剛度

 

①提高機床部件（jiàn）中（zhōng）零件間結合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表麵（miàn）粗糙（cāo）度值。

 

3）采用合理（lǐ）的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀（dāo）具幾何參數和切削用量，以減（jiǎn）小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調（diào）整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理（lǐ）安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件（jiàn）結構及裝（zhuāng）配基準

 

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

 

2）合理選擇機床零（líng）部件的裝（zhuāng）配基（jī）準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采（cǎi）用較小的切削（xuē）用量；

 

2）零件精（jīng）度要（yào）求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床（chuáng）分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸（zhóu）承、絲杆螺母副（fù）、高（gāo）速運動（dòng）的（de）導軌副等不能分離的熱（rè）源，從結構、潤滑等方麵改善其（qí）摩（mó）擦特性，減（jiǎn）少發（fā）熱或用隔熱材料；

 

5）采用強（qiáng）製式風冷、水冷等（děng）散熱措施。

 

（1）均（jun1）衡（héng）溫度場

 

（2）加（jiā）速（sù）達到傳熱平衡

 

（3）控製環境（jìng）溫度（dù）

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差（chà）是指采用了近似的刀刃輪廓或（huò）近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加工（gōng）原理誤差多出現（xiàn）於螺紋、齒輪、複（fù）雜（zá）曲麵加工中（zhōng）。

 

例如，加工漸（jiàn）開（kāi）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基本蝸杆代替漸開（kāi）線基本蝸（wō）杆，使齒輪漸（jiàn）開線齒形產（chǎn）生了（le）誤差。又如車削模數蝸杆時（shí），由於（yú）蝸杆的螺距等於（yú）蝸（wō）輪（lún）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（de），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（qǐ）刀具對於工（gōng）件成形運動（螺旋運動）的不準（zhǔn）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（chà）可以（yǐ）滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺（chǐ）寸公差），來提（tí）高生產（chǎn）率（lǜ）和經濟性。

 

2、調整（zhěng）誤差（chà）

 

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（hé）磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元（yuán）件、刀具導向元件（jiàn）、分度（dù）機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以（yǐ）上各（gè）種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程（chéng）中工作表麵（miàn）的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製（zhì）造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導（dǎo）軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際（jì）運動方向（xiàng）與理想運動方向的符合程度。主要包括：

 

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

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主（zhǔ）軸回轉軸線（xiàn）在水平麵內（nèi）和垂直麵內的平行度（dù）誤（wù）差或垂直（zhí）度（dù）誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤（wù）差敏感方（fāng）向的相（xiàng）對位移。車削加工時（shí）誤差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差產（chǎn）生的加工誤差可以忽略（luè）；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回（huí）轉而變（biàn）化；刨削加工時誤差（chà）敏（mǐn）感方向為垂直方向，床身（shēn）導軌在垂直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（zhóu）回轉誤差

 

機床（chuáng）主（zhǔ）軸回轉誤差是指實（shí）際回轉軸（zhóu）線對於（yú）理想回（huí）轉軸線的漂移。主要包（bāo）括主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角（jiǎo）擺動。

 

1）主（zhǔ）軸（zhóu）端麵（miàn）圓跳（tiào）動對加工（gōng）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（zhí）度誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺（luó）紋時，將產生螺距周期誤（wù）差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工（gōng）精度的影（yǐng）響：

 

①若徑向回（huí）轉誤差表現（xiàn）為其實際軸線在y軸坐標方（fāng）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（jìng）向（xiàng）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（xiàn）作（zuò）偏心運動，無論車、鏜都能得到一（yī）個半徑為（wéi）刀尖到平均軸線距離的（de）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）軸線在空間成一定錐角的（de）圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平（píng）均軸心作偏心運動，而從（cóng）軸向看各處偏（piān）心值不同；

 

②幾何（hé）軸線在某一平麵內作（zuò）擺動，從各（gè）截麵（miàn）看相（xiàng）當於實際（jì）軸線在一（yī）平麵（miàn）內作簡諧直線運（yùn）動，而從軸向看各處（chù）跳動（dòng）幅值不同；

 

③實際上主（zhǔ）軸（zhóu）幾何軸線（xiàn）的傾角（jiǎo）擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

 

（3）機（jī）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（liǎng）端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力（lì）變形

 

工藝係統在切削力、夾緊（jǐn）力、重力和慣性力等作用下會產生變形，從（cóng）而破壞了已調整好的工（gōng）藝係統各組成（chéng）部分的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床（chuáng）變形、工件變形以及工（gōng）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（lái）講，機床受力（lì）變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形（xíng），即產生圓柱度（dù）誤差。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、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀（zhuàng）與加工（gōng）的軸（zhóu）類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工（gōng）精度的（de）影響

 

工件裝夾時，由於工（gōng）件剛度（dù）較低或夾緊力著（zhe）力點不當，使工件產生相應（yīng）的變形（xíng），造成的（de）加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工（gōng）精度的影響（xiǎng）根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀（dāo）具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸（cùn）精度直接影（yǐng）響工件的尺寸精（jīng）度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花（huā）鍵（jiàn）滾刀、插齒刀具等）的刀刃（rèn）形狀誤差（chà）會影響加工表麵的（de）形狀精度。

 

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

 

7、加（jiā）工（gōng）現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小金屬（shǔ）屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵（miàn）或（huò）定位孔位置就會影響零件加工精度，對（duì）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（bié）出（chū）來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工（gōng）藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（yuán）（切削熱、摩擦熱）或（huò）外部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射（shè））產熱使工藝係統受熱而發生變形（xíng），從而影響加工精度。在大（dà）型工件加工和精（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形引起（qǐ）的加工誤差占加工總誤差（chà）的40%-70%。

 

工件熱變形對加（jiā）工金的的影響包括工（gōng）件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造（zào）和熱處（chù）理過程中產生的（de）殘餘應力；

 

（2）冷校（xiào）直帶來（lái）的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。