​數控機床（chuáng）加工精度常用的基本知識

　　

加工（gōng）精度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都是評價加（jiā）工表麵幾何參數的（de）術語（yǔ）。加工精度用公差等（děng）級衡量，等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數（shù）值越（yuè）大，其誤差越大。加工精度高，就（jiù）是加工誤差（chà）小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其（qí）中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零（líng）件加工（gōng）精度是最低（dī）的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等（děng）級別。

 

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對（duì）準確，從零件的（de）功能（néng）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（le）加工精度。

 

機（jī）器的質量取決於零件（jiàn）的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量包含（hán）零件加工精度和表麵（miàn）質量兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀（zhuàng）和位置）與（yǔ）理想幾何參（cān）數相（xiàng）符合的程度。它們（men）之間的（de）差異（yì）稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低（dī）。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（zhěng）方法（fǎ）

 

1、減小機（jī）床誤差（chà）

 

（1）提（tí）高主（zhǔ）軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回（huí）轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用（yòng）高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的（de）加工精度；

 

③測量（liàng）及調節相（xiàng）應（yīng）件的徑向跳動範圍（wéi），使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間隙（xì）；

 

②增加軸承剛（gāng）度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸（zhóu）回轉（zhuǎn）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（zhěng）刀具的吃（chī）刀量—走刀切削—再試（shì）切，如（rú）此反（fǎn）複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主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（gōng）件和刀具的相對位置獲（huò）得所需尺寸。此法生產率高（gāo），主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具（jù）磨損（sǔn）

 

在刀（dāo）具尺寸磨損達（dá）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（dòng）件數少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高；

 

（2）采用降速傳（chuán）動，是保證傳動精度的重要原則，且越接（jiē）近末端的（de）傳動副，其傳動比應（yīng）越小；

 

（3）末端件精度應（yīng）高（gāo）於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受（shòu）力（lì）變形

 

（1）提高係統的剛度，特別（bié）是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接（jiē）麵（miàn）的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵（miàn）形狀。

 

2）提高（gāo）連接表麵（miàn）的接觸剛度

 

①提高機床部件（jiàn）中零件間結合麵的質量；

 

②給機床（chuáng）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（xiǎo）它的表麵粗糙度值。

 

3）采用（yòng）合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削（xuē）用（yòng）量，以減小切削力；

 

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（yīng）力

 

（1）增（zēng）加消除內應力的熱處理工（gōng）序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小（xiǎo）工藝（yì）係（xì）統熱變形

 

（1）采用合理的（de）機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱（rè）對稱結構——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，箱體變形（xíng）減小；

 

2）合理選擇機床零部（bù）件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高（gāo）時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱（rè）源從機床（chuáng）分離（lí）出去，減少（shǎo）機床熱變（biàn）形；

 

4）對主（zhǔ）軸軸承、絲（sī）杆螺母副、高速運（yùn）動的導軌副等不能分離的熱源（yuán），從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性（xìng），減少發熱或用隔（gé）熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（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似的刀刃（rèn）輪廓或近似的傳動關（guān）係進（jìn）行加工而（ér）產生的誤差（chà）。加工原理誤差多出（chū）現於螺（luó）紋、齒輪（lún）、複雜曲麵加工中。

 

例如（rú），加工漸（jiàn）開線齒（chǐ）輪用的齒輪滾刀，為使滾（gǔn）刀製造方便，采用了阿（ā）基米（mǐ）德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替漸（jiàn）開（kāi）線基本蝸杆，使齒（chǐ）輪漸開線齒形產（chǎn）生了誤差。又如車削模數蝸（wō）杆時，由於蝸（wō）杆的螺（luó）距等於蝸輪的周節（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（chǐ）數是有限的，選擇配換齒輪時隻（zhī）能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將（jiāng）引起刀具對於（yú）工件（jiàn）成形運動（螺旋運動（dòng））的不準（zhǔn）確，造成螺距（jù）誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工（gōng），在理論誤差可以（yǐ）滿（mǎn）足加工精度要求的前提（tí）下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機（jī）床的調整誤差是指由於調（diào）整不準確而產（chǎn）生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差（chà）和（hé）磨損

 

夾具的誤差主要（yào）指：

 

（1）定位元件、刀具導向元（yuán）件、分度機構、夾（jiá）具體等的製（zhì）造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各（gè）種元件（jiàn）工作麵間的相對尺寸誤差（chà）；

 

（3）夾具在使用（yòng）過程中（zhōng）工（gōng）作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床（chuáng）的製造（zào）誤差、安裝誤（wù）差和磨損。主要包括機床導軌（guǐ）導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動（dòng）鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向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和垂直麵內（nèi）的直線（xiàn）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水平麵內和垂（chuí）直麵內的平行度誤差或垂（chuí）直度誤差（chà）。

 

2）導（dǎo）軌導向精度對切削加工的影響

 

主（zhǔ）要考（kǎo）慮導軌（guǐ）誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削（xuē）加工時誤差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導（dǎo）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（xiàng）隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為（wéi）垂（chuí）直方向，床身導（dǎo）軌在垂直平麵內的直線度引起加工（gōng）表麵直線（xiàn）度和（hé）平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床（chuáng）主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的（de）漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸（zhóu）徑（jìng）向（xiàng）圓跳動、主軸幾何（hé）軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對（duì）加工精度的影（yǐng）響：

 

①加工圓（yuán）柱麵（miàn）時無影響；

 

②車、鏜（táng）端麵時（shí）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，將產生螺距周期誤差。

 

2）主（zhǔ）軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

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

 

②若（ruò）主（zhǔ）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（píng）均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動（dòng）對加工精度的影響：

 

①幾（jǐ）何軸線相對於平均（jun1）軸線在空間成一定錐角的圓錐（zhuī）軌跡，從各截麵看相當於幾何軸（zhóu）心繞平均軸（zhóu）心作偏心運動（dòng），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，從各截麵看相當於實（shí）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幅值不同；

 

③實際上主軸（zhóu）幾何（hé）軸線的傾角擺動為上（shàng）述兩種（zhǒng）的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤（wù）差

 

機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差是指傳動鏈（liàn）中（zhōng）首末（mò）兩（liǎng）端傳動（dòng）元件之間的相（xiàng）對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變（biàn）形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、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藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工（gōng）誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要（yào）考慮機（jī）床變形、工件變形（xíng）以及工藝係統的總變形（xíng）。

 

（1）切削力對（duì）加工精度的影（yǐng）響

 

隻考慮機床變形，對加（jiā）工軸類（lèi）零件（jiàn）來講，機床受力變形使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對加工軸（zhóu）類零件（jiàn）來講，工件受力變形使加工後工件（jiàn）呈兩端細、中間粗的鼓（gǔ）形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件（jiàn）的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（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力著力點不（bú）當，使工件產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤（wù）差對加（jiā）工精度的影響根（gēn）據刀具（jù）的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸（jiǎo）刀（dāo）、鍵槽銑（xǐ）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（chē）刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響工（gōng）件的形狀精度。

 

（3）展成（chéng）刀具（如齒（chǐ）輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的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），其製造精度對加（jiā）工（gōng）精（jīng）度無直接影響（xiǎng），但刀具易磨損。

 

7、加工（gōng）現場環境影響

 

加工現場往往有許多（duō）細小金（jīn）屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位（wèi）麵或定位孔位置就會影響零件（jiàn）加工精度，對於高精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑都會影響（xiǎng）到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的（de）方法來杜絕，往往對（duì）操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形（xíng）

 

在加工過程中，由於（yú）內部熱源（切削（xuē）熱、摩擦熱（rè））或外部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射）產熱使（shǐ）工藝係統（tǒng）受熱而發生變形，從而影響加工精（jīng）度（dù）。在大型工件（jiàn）加工（gōng）和精密加工中， 工藝係統熱變（biàn）形引起的加工誤差占加工（gōng）總誤差的（de）40%-70%。

 

工件熱變形對加工（gōng）金的的影（yǐng）響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱（rè）兩種。

 

9、工件內部的殘（cán）餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處（chù）理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘（yú）應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。