​數控機床加（jiā）工精度常用（yòng）的基本知識

　　

加工精度主要（yào）用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都（dōu）是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差（chà）等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值（zhí）表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高（gāo），就是加工誤（wù）差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話（huà）該（gāi）零件加（jiā）工精度（dù）最高（gāo）的，IT18表示的（de）話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加（jiā）工精度中等級別。

 

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準（zhǔn）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（fàn）圍內，就認為保證了加工精度。

 

機器的質量取（qǔ）決（jué）於零（líng）件的加工質量和機（jī）器的裝配質量，零件加工質量（liàng）包含零件加工精度和表麵質量兩大部分。

 

機械加工精度（dù）是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置（zhì））與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差（chà）。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（yuè）低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調（diào）整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度（dù）

 

1）應提高軸承的回轉精度（dù） ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動（dòng）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、主軸軸頸的加工精度（dù）；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測量（liàng）及調節相應件的徑向跳動（dòng）範圍，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；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主（zhǔ）軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行調（diào）整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺寸（cùn）—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再（zài）試切，如此反複直至（zhì）達到所需（xū）尺寸。此法生產效率低，主要（yào）用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機床（chuáng）、夾具、工件和刀具的相（xiàng）對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用（yòng）於（yú）大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階（jiē）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，傳動鏈短，傳動精（jīng）度高；

 

（2）采（cǎi）用降速傳動，是保證傳動精度（dù）的（de）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（gāo）於其他（tā）傳動（dòng）件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特（tè）別是提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（de）數目（mù）；

 

②防止有局部低剛度（dù）環（huán）節出現；

 

③應合理選擇（zé）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度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床（chuáng）部件（jiàn）以預加（jiā）載荷；

 

③提高工件定位基準麵（miàn）的精度和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定（dìng）位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇（zé）刀具幾何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使（shǐ）調整（zhěng）中毛胚加工（gōng）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）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變（biàn）形

 

（1）采用合理的機床部件結構及（jí）裝配基準

 

1）采用（yòng）熱對稱結構——在變（biàn）速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁（bì）溫升均勻，箱體（tǐ）變形（xíng）減小；

 

2）合理選擇（zé）機床零部件的裝配（pèi）基準（zhǔn）。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采（cǎi）用較小的切削用量；

 

2）零件精（jīng）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（xíng）；

 

4）對（duì）主軸軸承（chéng）、絲杆螺母（mǔ）副、高速運動的導軌（guǐ）副等不能分離（lí）的熱源，從結構、潤滑等（děng）方麵改善其摩擦特性，減少發熱（rè）或用隔熱材料（liào）；

 

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（dào）傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二（èr）、加工精度誤差（chà）的（de）原因

 

1、加工（gōng）原理誤差

 

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

 

例如，加工漸開線齒輪（lún）用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基（jī）米德基本蝸杆或（huò）法（fǎ）向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形（xíng）產生了誤差。又如車削（xuē）模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的（de）周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是（shì）一個（gè）無理（lǐ）數，但是車床的配換齒輪的齒數是（shì）有限的，選擇配換齒（chǐ）輪時隻能（néng）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成形運動（dòng）（螺旋運動）的（de）不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中（zhōng），一般采用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要求（qiú）的前（qián）提下（《=10%-15%尺（chǐ）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整（zhěng）不準確而（ér）產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損（sǔn）

 

夾（jiá）具的誤差主要指（zhǐ）：

 

（1）定（dìng）位（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、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間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表（biǎo）麵（miàn）的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床（chuáng）誤差是指（zhǐ）機床的製造（zào）誤差、安裝誤（wù）差和磨損。主要包括機（jī）床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤（wù）差（chà）、機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差。

 

（1）機床（chuáng）導軌導向誤差

 

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（fāng）向的符合程（chéng）度。主要包括：

 

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

 

②前後（hòu）兩導軌（guǐ）的平行度（扭曲）；

 

③ 導（dǎo）軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內（nèi）的平行度誤（wù）差或垂（chuí）直（zhí）度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌（guǐ）誤差（chà）引起刀具與工件（jiàn）在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水（shuǐ）平方向，垂直方向（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，床身導軌在垂直平麵內的（de）直線度引起加工表麵直線度和平麵（miàn）度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精（jīng）度的影響：

 

①加工圓柱（zhù）麵時（shí）無影響；

 

②車、鏜端麵時（shí）將產生端麵與圓柱麵軸（zhóu）線垂直度（dù）誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時（shí），將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑（jìng）向圓跳動對加工精度的（de）影響（xiǎng）：

 

①若徑向回轉誤差表現（xiàn）為其實際（jì）軸線在y軸坐標方向上作（zuò）簡諧直（zhí）線運動，鏜床鏜出的孔（kǒng）為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的（de）孔沒什麽影響；

 

②若主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均軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動（dòng）對（duì）加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對於平均軸線在空間（jiān）成一定錐角的（de）圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾（jǐ）何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平（píng）麵（miàn）內（nèi）作擺動，從各截麵看相（xiàng）當於實際軸（zhóu）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角擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是（shì）指傳動鏈中首末兩端傳動（dòng）元件之間的相對運（yùn）動（dòng）誤差。

 

5、工（gōng）藝係統受力變形

 

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，從而破壞了已調整好的工藝係統（tǒng）各組成部分的相（xiàng）互位置關係，導致（zhì）加工誤差的產生，並影響（xiǎng）加工過程的穩定性（xìng）。主要考慮機（jī）床變形、工件變形以及（jí）工藝係統的總變形。

 

（1）切（qiē）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，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍（ān）形，即（jí）產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講（jiǎng），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（jī）床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工（gōng）的軸（zhóu）類零件相反（fǎn）。

 

（2）夾緊力對加工精度（dù）的影響（xiǎng）

 

工件（jiàn）裝夾時，由於工件（jiàn）剛度較低或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的變形（xíng），造成（chéng）的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精（jīng）度的影響（xiǎng）根據刀具的（de）種類不同而異。

 

（1）定尺（chǐ）寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀（dāo）及圓拉刀等）的尺寸精度直（zhí）接影響工件的尺寸精度。

 

（2）成型刀（dāo）具（如成型車刀、成型銑刀、成（chéng）型砂輪等）的形狀精度（dù）將直接（jiē）影響（xiǎng）工（gōng）件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒（chǐ）刀具等）的刀刃形狀誤差會（huì）影響加工（gōng）表麵的形狀精（jīng）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，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多（duō）細（xì）小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位（wèi）麵或（huò）定位孔位置就會影響零件加工精度，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精度。這個（gè）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（yuán）的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加（jiā）工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環（huán）境溫度、熱輻射）產熱（rè）使工藝係統受熱而發（fā）生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的（de）加工誤差占（zhàn）加工總誤差（chà）的40%-70%。

 

工件（jiàn）熱變形（xíng）對加工金的的影響包括工件（jiàn）均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部（bù）的殘（cán）餘應（yīng）力

 

殘餘應力（lì）的產（chǎn）生：

 

（1）毛胚製造和熱（rè）處理過程中產生的（de）殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。