數控機床加工精度常用的基本知（zhī）識

　　

加工精（jīng）度主要用於生產（chǎn）產品程度，加工精度與加工誤差（chà）都是評（píng）價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公（gōng）差等（děng）級衡量，等級值越小，其精度（dù）越高；加工誤差用數值表示，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。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表（biǎo）示的話該零件（jiàn）加工精度（dù）最（zuì）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（rèn）何加工方法所得（dé）到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加（jiā）工誤差在零件圖要求的（de）公差範圍內，就認為保證（zhèng）了加工精度。

 

機器（qì）的質（zhì）量取決於零件的加工質量和（hé）機器的裝（zhuāng）配質量，零件加工質量包含零件加工精（jīng）度和表麵質量兩大（dà）部分。

 

機械加工精度是（shì）指零件加工後的實際（jì）幾何參（cān）數（尺寸、形狀和位置）與理（lǐ）想幾（jǐ）何參數（shù）相（xiàng）符合的程度。它（tā）們之間的差異稱為加工（gōng）誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的（de）高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小（xiǎo）加工精度越高。

 

一、加工（gōng）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

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承（chéng）；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精（jīng）度：

 

①提高箱體支撐孔、主（zhǔ）軸（zhóu）軸頸的加工精（jīng）度；

 

②提高與軸（zhóu）承相配合表麵的（de）加工精度；

 

③測量及（jí）調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當（dāng）預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體（tǐ）誤差（chà）。

 

（3）使主軸回轉精度不反映（yìng）到（dào）工（gōng）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（dāo）具的吃刀量—走刀切削—再試切（qiē），如此反複直至達到（dào）所需尺（chǐ）寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調（diào）整法

 

通（tōng）過（guò）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（fǎ）生產率（lǜ）高，主要用於大批大量生產。

 

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（shù）少，傳（chuán）動鏈（liàn）短，傳動精度高；

 

（2）采用降（jiàng）速傳動，是（shì）保證（zhèng）傳（chuán）動精度（dù）的重要原則，且越接（jiē）近末端的傳（chuán）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（xì）統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理（lǐ）的結構設計（jì）

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防（fáng）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（gòu）和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高（gāo）機床部件中零件間結合麵（miàn）的質量；

 

②給機床（chuáng）部件以預加載荷；

 

③提高工件定位（wèi）基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的（de）裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷（hé）及其（qí）變化

 

1）合理選（xuǎn）擇刀具幾何參（cān）數和（hé）切削用量，以減（jiǎn）小切削（xuē）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（yīng）力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合（hé）理安排工藝過（guò）程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機（jī）床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——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（biàn）形減小；

 

2）合理選擇機床（chuáng）零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱（rè）源（yuán）

 

1）采用較小的切削用量（liàng）；

 

2）零件（jiàn）精度要求（qiú）高時，將（jiāng）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）對主軸軸承、絲杆（gǎn）螺（luó）母（mǔ）副、高速（sù）運動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等（děng）方麵改善其摩擦特性，減少發熱或（huò）用（yòng）隔熱材料；

 

5）采用強（qiáng）製（zhì）式風冷、水冷等散熱（rè）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（dù）誤差的原因（yīn）

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤（wù）差（chà）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。加工原理誤差多出現於螺（luó）紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸（jiàn）開線齒輪用的齒輪（lún）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（jī）本蝸杆代替（tì）漸開（kāi）線（xiàn）基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產（chǎn）生了誤差。又如車削模（mó）數蝸杆時，由於蝸杆（gǎn）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，但是車床的配換齒輪的（de）齒數是有限的，選（xuǎn）擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件（jiàn）成形（xíng）運動（螺旋運動）的不準確，造成螺（luó）距（jù）誤差。

 

在加工中，一般采用近似加（jiā）工，在理論誤差可以滿足加工精（jīng）度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產（chǎn）率和經濟性。

 

2、調整誤（wù）差

 

機床的調整誤差是指由（yóu）於調整不（bú）準確而產生（shēng）的誤差（chà）。

 

3、夾具的製（zhì）造誤差和磨損

 

夾具的誤（wù）差主要指：

 

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

 

（2）夾具裝（zhuāng）配後，以上各（gè）種元件工作麵間的相對尺（chǐ）寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵的磨（mó）損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床（chuáng）的製造誤差、安裝誤差和磨（mó）損。主要包括機床（chuáng）導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌（guǐ）導向精度——導軌副運動件實際運動方向與理想運動方向（xiàng）的符合（hé）程度。主要包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直（zhí）麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（dù）（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在（zài）水平麵內和垂直麵（miàn）內的平（píng）行度誤差或垂直度誤（wù）差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的（de）影響

 

主要考（kǎo）慮導軌誤差引起刀具與（yǔ）工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時誤差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的（de）導向（xiàng）誤差產生（shēng）的加工誤差可以（yǐ）忽略；鏜削加工時誤差敏感方向（xiàng）隨刀具回轉（zhuǎn）而變化；刨削加工時（shí）誤差（chà）敏感方向為（wéi）垂直方向，床身導（dǎo）軌在垂直平麵內的（de）直線度引起加工（gōng）表麵直（zhí）線度和（hé）平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓（yuán）柱麵時（shí）無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂（chuí）直度誤差或（huò）端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋（wén）時，將產生螺（luó）距周期（qī）誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若（ruò）徑向回轉誤差表現為其實際（jì）軸線在y軸坐標方（fāng）向上作簡諧直線（xiàn）運動，鏜（táng）床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床（chuáng）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（lí）的圓。

 

3）主軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動對加工精（jīng）度的影響：

 

①幾何（hé）軸（zhóu）線相對於平均軸線（xiàn）在空間成一定錐角的圓（yuán）錐軌跡，從各（gè）截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而（ér）從軸向（xiàng）看各處偏心值不同（tóng）；

 

②幾何軸線在某一平麵內（nèi）作（zuò）擺動，從各截麵看相當於實際軸線在一平麵內作簡諧直線運動，而從軸向看（kàn）各處跳動幅值不同（tóng）；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩（liǎng）種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差（chà）

 

機床傳動鏈的傳動誤（wù）差是指傳動鏈（liàn）中首末兩端傳動元（yuán）件之間的相（xiàng）對運（yùn）動誤差（chà）。

 

5、工藝係統受力變形（xíng）

 

工藝係統在切（qiē）削力、夾緊力、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（de）工藝係統各組成部分的相互位置（zhì）關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工（gōng）藝係統（tǒng）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，機床受力變形使加工工件呈（chéng）兩端粗、中間細的鞍形，即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對加工軸類（lèi）零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩（liǎng）端細、中間粗的（de）鼓形。而對加工孔類零件來講，單（dān）獨考（kǎo）慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的（de）軸類（lèi）零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的（de）影響

 

工件裝夾時，由於工件剛度較（jiào）低或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的（de）變形，造成的（de）加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及（jí）圓拉刀等）的（de）尺寸精度直接（jiē）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（jīng）度將直接影響工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪（lún）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），其製造精度對加工精（jīng）度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響（xiǎng）

 

加工現場往往有許多細小金屬屑，這（zhè）些金屬屑如果（guǒ）存在與零件定位麵（miàn）或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（xiè）都會影響到（dào）精度。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（wǎng）對操作員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工（gōng）過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝（yì）係統受熱而發生變形，從（cóng）而影（yǐng）響加（jiā）工精度。在大型工件加工和精密加工（gōng）中， 工（gōng）藝係統熱變形引起（qǐ）的加工誤差占加工總（zǒng）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（gōng）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（shēng）：

 

（1）毛胚製造和熱（rè）處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的（de）殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘（yú）應力。