​數控機床加工（gōng）精度常用的基本知識

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是評價加工表麵幾何參（cān）數的術語。加工精度用公差等（děng）級（jí）衡量，等級值越小（xiǎo），其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越（yuè）大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共（gòng）有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是（shì）最低的 ，一般上IT7、IT8是（shì）加工精度中等級別。

任何加工方法所得到的實際參數都（dōu）不（bú）會絕對（duì）準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就（jiù）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（líng）件（jiàn）加工質量包含（hán）零件加工精度和表（biǎo）麵質量兩（liǎng）大部分。

機械加工精度是指零件加工後的實際（jì）幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的（de）差異稱（chēng）為加工誤差。加工誤差的大小反（fǎn）映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越（yuè）高。

一、加（jiā）工精度的（de）調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高主軸部件的製造精（jīng）度

1）應提（tí）高軸承的回轉精度 ：

①選用高精度的滾動軸承；

②采用高精度的多油鍥動壓軸（zhóu）承；

③采用高（gāo）精度的靜壓軸承。

2）應（yīng）提高與（yǔ）軸承（chéng）相配件的精（jīng）度：

①提（tí）高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

②提高與軸承相配合表（biǎo）麵的加工精度；

③測（cè）量及調節相應（yīng）件的徑（jìng）向（xiàng）跳動範圍（wéi），使誤差補償或相抵消。

（2）對滾（gǔn）動軸承適當預緊（jǐn）

①可（kě）消除間隙；

②增加軸承剛度（dù）；

③均化滾動體誤（wù）差。

（3）使（shǐ）主軸回轉精度不（bú）反映（yìng）到工（gōng）件上。

2、對工藝係（xì）統進行調整

（1）試切法調整（zhěng）

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

（2）調整法

通（tōng）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。此法生產率高，主要用（yòng）於（yú）大批大量生產。

3、減小刀（dāo）具磨損

在刀（dāo）具尺寸磨損達到急（jí）劇磨損階段前就必須重新磨刀。

4、減少傳動鏈傳（chuán）動誤差

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高；

（2）采（cǎi）用降速（sù）傳動，是保證傳動精（jīng）度的重要（yào）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。

5、減小工藝係統的受力變形（xíng）

（1）提高係統的剛度（dù），特別是提高工藝係統中薄弱環（huán）節的（de）剛度

1）合理的結構設計

①盡量減少連接麵的數目；

②防止（zhǐ）有局部低剛度環節出現；

③應合理選擇基礎件、支撐件（jiàn）的結構和（hé）截（jié）麵（miàn）形狀。

2）提高連接表麵的接觸剛度

①提高機床部件中（zhōng）零件（jiàn）間結合麵的質量；

②給機床部件以預加載荷；

③提高工（gōng）件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙（cāo）度值。

3）采用（yòng）合（hé）理的裝夾和定位方式（shì）

（2）減小載荷及其變（biàn）化

1）合理（lǐ）選擇刀具幾何（hé）參數和切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分組，盡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（xù）；

（2）合理（lǐ）安（ān）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結構及裝配基準

1）采用熱對稱（chēng）結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱（chēng）布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減（jiǎn）小（xiǎo）；

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

1）采用（yòng）較小的切削用量；

2）零件（jiàn）精度要求高時，將粗精加工工序分開（kāi）；

3）盡可能將熱源從機床分離出去（qù），減少機（jī）床熱變形；

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高（gāo）速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結（jié）構、潤（rùn）滑等方麵改（gǎi）善其（qí）摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

5）采（cǎi）用強製式風冷、水冷等散（sàn）熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速（sù）達到傳熱平（píng）衡

（3）控製環境溫度

二（èr）、加工（gōng）精度誤差的原因

1、加（jiā）工原理（lǐ）誤差

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

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，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蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒（chǐ）形產生了誤差。又如車削模數（shù）蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但是車（chē）床的（de）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（sì）的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起（qǐ）刀具對於（yú）工件成形運動（dòng）（螺旋運動）的不準（zhǔn）確，造成（chéng）螺（luó）距誤差。

在加工中，一般采用近似加工，在理（lǐ）論誤差可以滿足加工精度要求（qiú）的前提下（《=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（zhǐ）由於調整不準確而產生的誤差（chà）。

3、夾具的製造誤差和磨損（sǔn）

夾具的誤差主要指：

（1）定位元件、刀具導向元件、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（gōng）作麵間的相對尺寸誤差；

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損。

4、機床誤差

機床誤差是（shì）指機（jī）床的（de）製造誤差（chà）、安裝（zhuāng）誤（wù）差和磨（mó）損。主要包括（kuò）機床導軌導向（xiàng）誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

（1）機床導軌（guǐ）導向誤差

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

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度（dù）Δz（彎曲）；

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

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

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差（chà）敏感方向的（de）相對位移（yí）。車削加工時誤差敏感方（fāng）向為水平方向，垂（chuí）直方向引起的導向誤差（chà）產生的加工（gōng）誤差可以忽略；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（shí）誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平（píng）麵內的直（zhí）線度引起加工表麵直線度和（hé）平麵度誤差（chà）。

（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漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑（jìng）向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

1）主（zhǔ）軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

①加工圓柱（zhù）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或端（duān）麵平麵度（dù）誤差；

③加工螺紋時，將產生螺距周期（qī）誤差。

2）主軸徑向圓跳動對加（jiā）工（gōng）精度的影響：

①若徑向回轉誤差表（biǎo）現為其（qí）實際軸線在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，圓度誤差為（wéi）徑向圓跳動（dòng）幅值；而（ér）車床車出的孔沒什（shí）麽影響；

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能（néng）得（dé）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幾何（hé）軸（zhóu）線相對於平均軸線在空間成一（yī）定錐角的圓錐軌（guǐ）跡，從各（gè）截（jié）麵看相當（dāng）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（hé）軸線在某一平麵內作擺動（dòng），從（cóng）各截麵看（kàn）相當於實際軸線在一平麵內作簡諧直線運動（dòng），而從軸向看各處跳動幅值不同；

③實（shí）際上主軸幾何軸線的傾（qīng）角擺（bǎi）動為上述兩種（zhǒng）的疊加。

（3）機床（chuáng）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（chuán）動元件之間的相對運動誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝係統在（zài）切削力、夾緊力、重力和慣（guàn）性力（lì）等作用下會產（chǎn）生變形，從而破壞了已調整好（hǎo）的工藝係統（tǒng）各組成（chéng）部分的相互位（wèi）置關係，導致加（jiā）工（gōng）誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係（xì）統的總變形。

（1）切削力對加工精度的影響

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形（xíng）使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中（zhōng）間細的鞍形，即產（chǎn）生圓柱（zhù）度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來（lái）講，工件（jiàn）受力變形使加工後工件（jiàn）呈兩端細、中間粗的鼓形。而（ér）對加工孔類零件來講，單（dān）獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

（2）夾緊力對（duì）加（jiā）工精度的影響

工件裝夾時（shí），由於（yú）工（gōng）件剛度較低（dī）或夾（jiá）緊力著力（lì）點不當，使工（gōng）件產生相應的變形，造成的加工誤（wù）差。

6、刀具（jù）的製造誤差和磨損

刀具誤（wù）差對加工精度的影響根據刀具的種類（lèi）不同而異。

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀（dāo）、鍵槽銑刀及圓（yuán）拉刀等）的尺寸精度（dù）直接影響工件的尺（chǐ）寸精（jīng）度。

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

（3）展成刀（dāo）具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤差（chà）會影響加（jiā）工表麵的形狀精（jīng）度。

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

7、加工現場環（huán）境影（yǐng）響

加工現場往往有許多細小金屬屑，這（zhè）些金（jīn）屬屑如果存在與零件定位麵或定位（wèi）孔（kǒng）位置就會影響零件加工（gōng）精度，對於高精度加工（gōng），一（yī）些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素（sù）會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對（duì）操作員的作業手法依賴很（hěn）高（gāo）。

8、工藝係統的熱變形

在加工過程中，由於內部熱源（yuán）（切削熱、摩擦熱（rè））或外部熱源（環（huán）境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而（ér）發生變形，從而影響加工精度。在（zài）大型工件（jiàn）加工和精密加工中， 工藝係統熱變（biàn）形引起（qǐ）的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

工件熱變（biàn）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兩種。

9、工件內部（bù）的殘餘應力

殘餘（yú）應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過（guò）程中（zhōng）產生（shēng）的殘餘應力；

（2）冷（lěng）校直帶來的殘餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。