數控機床加（jiā）工精度常（cháng）用的基本知識（shí）

　　

加工精度主要（yào）用於生產產（chǎn）品程度，加（jiā）工精度與加工誤差都是評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（qí）精度越高；加工誤差用數值（zhí）表示，數值越大，其誤差越大（dà）。加工精度高，就（jiù）是加工誤差小，反之（zhī）亦然。公差（chà）等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表（biǎo）示的話該零件加工精度最高（gāo）的，IT18表示的話該零件（jiàn）加（jiā）工精度是最低的（de） ，一（yī）般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

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

 

機器的質量取決於零件的加工質量和機（jī）器的裝配質（zhì）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。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀和位置）與理想幾何（hé）參數相符合的程度。它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高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度（dù）越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精（jīng）度

 

1）應提高（gāo）軸承的回（huí）轉精度 ：

 

①選用高（gāo）精度的滾動軸承；

 

②采用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（gāo）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；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測量及調節相（xiàng）應件的徑向跳（tiào）動範圍，使（shǐ）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）使主軸（zhóu）回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行調整（zhěng）

 

（1）試切法調整

 

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

 

（2）調（diào）整法

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批（pī）大量生產。

 

3、減小刀（dāo）具（jù）磨損

 

在（zài）刀具（jù）尺寸磨損達到急劇（jù）磨損階段前就必須重新（xīn）磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差（chà）

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是（shì）保證傳動精（jīng）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（jiàn）精度（dù）應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提（tí）高係統的剛度，特別是提高工藝係統中（zhōng）薄弱環（huán）節（jiē）的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵（miàn）的數目；

 

②防止有（yǒu）局部低剛度環（huán）節出現；

 

③應合理選擇基礎件、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給機床部件以預加載（zǎi）荷；

 

③提高工件定（dìng）位基準麵的（de）精度和減小它（tā）的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位（wèi）方式

 

（2）減小載（zǎi）荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾（jǐ）何參數和切削用量，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（jiǎn）少殘餘應（yīng）力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工（gōng）序；

 

（2）合（hé）理安排工（gōng）藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形（xíng）

 

（1）采用合（hé）理的機床部件結構及裝配基（jī）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（bù）置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的（de）裝配基準。

 

（2）減少（shǎo）熱源的發熱和隔（gé）離熱（rè）源（yuán）

 

1）采用較小的切（qiē）削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工（gōng）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）對主軸軸承、絲杆螺母副、高（gāo）速運動的導軌副等不（bú）能（néng）分離的（de）熱源，從結構、潤滑（huá）等方麵改善其摩擦特性，減少（shǎo）發（fā）熱或用（yòng）隔熱材料；

 

5）采用（yòng）強製式風冷、水冷等散（sàn）熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳（chuán）熱平衡

 

（3）控製環境溫（wēn）度（dù）

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采（cǎi）用了近似的刀刃輪廓或近（jìn）似的傳動（dòng）關係進行加工而（ér）產生的誤差（chà）。加（jiā）工原理誤差多出現於螺紋、齒輪（lún）、複（fù）雜曲麵加工中。

 

例如（rú），加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了（le）阿基米德基本蝸（wō）杆或法向直廓基本蝸（wō）杆代替漸開線基本蝸（wō）杆（gǎn），使齒輪漸開線齒形產生了誤（wù）差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等（děng）於蝸輪的周節（即 mπ），其中（zhōng） m是模（mó）數（shù），而π是一個無理（lǐ）數（shù），但是車（chē）床（chuáng）的配換齒（chǐ）輪的齒數是有（yǒu）限的，選擇配換齒輪（lún）時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計（jì）算，這就將（jiāng）引起刀具對（duì）於工件成形運動（螺（luó）旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用（yòng）近似加工，在（zài）理（lǐ）論（lùn）誤差可以滿足加工（gōng）精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產（chǎn）率和經濟性。

 

2、調整（zhěng）誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損（sǔn）

 

夾具的誤差主要指：

 

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

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差（chà）；

 

（3）夾（jiá）具在使用過（guò）程中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機床主（zhǔ）軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差（chà）。

 

（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（fāng）向與理想運（yùn）動（dòng）方向的符合程度（dù）。主要（yào）包括：

 

① 導軌在水平（píng）麵內直線度Δy和垂直麵內的（de）直（zhí）線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的（de）平行度（扭（niǔ）曲（qǔ））；

 

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

 

2）導軌導向精度（dù）對切削加工的影響

 

主要（yào）考慮導軌誤（wù）差引起刀具與工件在誤（wù）差敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時誤（wù）差敏感方向為水平方向，垂（chuí）直方（fāng）向引起的導向誤差產生（shēng）的加工誤差可以忽略（luè）；鏜（táng）削加工時誤差敏感方（fāng）向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤（wù）差敏感（gǎn）方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵（miàn）直線度（dù）和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤（wù）差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂（piāo）移（yí）。主要包括主軸端（duān）麵圓跳動、主軸徑（jìng）向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工（gōng）圓柱麵時無影響；

 

②車（chē）、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵平（píng）麵度誤差；

 

③加（jiā）工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓（yuán）跳動對加工精度的影響：

 

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

 

②若主軸幾何軸線作偏心（xīn）運動，無論車（chē）、鏜都能（néng）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（jiǎo）擺動對（duì）加工精度的影（yǐng）響：

 

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

 

②幾何軸線在某一平（píng）麵內作擺動，從各截麵（miàn）看（kàn）相當於實際軸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（chuán）動鏈的傳（chuán）動誤（wù）差是指（zhǐ）傳（chuán）動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝係（xì）統受力變形

 

工藝係（xì）統在切削力、夾緊力、重力和慣（guàn）性力等作用下會產生變形（xíng），從（cóng）而破（pò）壞了已調整好的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（gōng）過程的穩（wěn）定性。主要考（kǎo）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（xiǎng）

 

隻考慮機床變形，對加（jiā）工軸（zhóu）類（lèi）零（líng）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，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件（jiàn）變形，對加工軸（zhóu）類零件來講（jiǎng），工件受力變形（xíng）使加工後工件呈兩端細、中間粗的（de）鼓形。而對加工孔類零件來講，單（dān）獨考慮機床（chuáng）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）夾緊力對加（jiā）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（diǎn）不當，使工件產生相應的變形，造成的加工誤（wù）差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀（dāo）具誤差對加工精度的影（yǐng）響根據刀具的（de）種（zhǒng）類不同而異。

 

（1）定尺寸（cùn）刀具（如鑽（zuàn）頭（tóu）、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉（lā）刀等）的尺（chǐ）寸精度直接影響工件的（de）尺寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、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（zhuàng）精度（dù）。

 

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

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許（xǔ）多細小金屬屑，這些金（jīn）屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位置就會影（yǐng）響零件加工精度，對於高精度加工，一些細小（xiǎo）到（dào）目視不到的金屬屑都會影響到精度（dù）。這（zhè）個影響因（yīn）素（sù）會被識別出來但並無十分到位的（de）方法來杜絕，往往對操作員（yuán）的作業手法依（yī）賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於（yú）內部熱（rè）源（切（qiē）削熱、摩擦熱）或（huò）外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工（gōng）精度。在大型工件（jiàn）加工和精密加工中， 工藝係統熱（rè）變形引起的加工（gōng）誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工（gōng）金的的影響包括工件均（jun1）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（yú）應力的產生：

 

（1）毛胚製造和（hé）熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應（yīng）力。