​數控機床（chuáng）加工精度常（cháng）用的基本知識

　　

加工精度主要用於生產產品程度，加工精度（dù）與加工誤（wù）差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公（gōng）差等級衡量，等級（jí）值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越（yuè）大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差（chà）小，反之（zhī）亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法所（suǒ）得到的實際參數都不會絕（jué）對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差（chà）在零件（jiàn）圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

機器的質量取決（jué）於（yú）零件的加工質量和機器（qì）的裝（zhuāng）配質量，零件加工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分（fèn）。

 

機械（xiè）加工（gōng）精度是指零件加工（gōng）後的實際幾何參數（尺寸、形狀（zhuàng）和（hé）位置）與理想幾（jǐ）何參數相符合的程（chéng）度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精（jīng）度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越（yuè）小加工精度越高。

 

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度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的（de）滾動軸（zhóu）承；

 

②采（cǎi）用高精度的多油（yóu）鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相（xiàng）配（pèi）件的精度：

 

①提高箱體（tǐ）支（zhī）撐孔、主軸（zhóu）軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加（jiā）工精度（dù）；

 

③測量及調節相（xiàng）應件的徑向跳動範圍（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；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件（jiàn）上（shàng）。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切（qiē）法調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的（de）吃刀（dāo）量（liàng）—走刀（dāo）切削—再（zài）試切，如此反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（yù）先調整（zhěng）好機床、夾具、工（gōng）件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主（zhǔ）要用於大批大量生（shēng）產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損（sǔn）

 

在刀具尺寸磨（mó）損（sǔn）達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減（jiǎn）少傳（chuán）動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是保證傳動精度（dù）的重要原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝（yì）係統（tǒng）的受力變形

 

（1）提高係統的（de）剛度，特別是提高（gāo）工藝係統中（zhōng）薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目（mù）；

 

②防（fáng）止有局部低（dī）剛度環節出（chū）現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件（jiàn）的結構和截麵形狀。

 

2）提高連（lián）接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間（jiān）結（jié）合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵（miàn）的（de）精度和減小它的表（biǎo）麵粗糙度值。

 

3）采（cǎi）用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合（hé）理選擇刀具（jù）幾何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛（máo）胚（pēi）加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的（de）熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合（hé）理的機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（dòng）齒輪等對稱布置，可使（shǐ）箱（xiāng）壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機（jī）床零部件的裝配基準。

 

（2）減少（shǎo）熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精（jīng）度要求高時，將粗精加工（gōng）工（gōng）序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出（chū）去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高速（sù）運動的導軌副等不能（néng）分離的熱源，從結構、潤滑等（děng）方麵改善其摩擦特性，減少（shǎo）發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷（lěng）等散熱措施。

 

（1）均（jun1）衡溫度（dù）場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境（jìng）溫度

 

二、加工精度誤差的原（yuán）因

 

1、加工原理誤差

 

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行加工而產生的誤差。加工原理誤（wù）差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的（de）齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆（gǎn）代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等（děng）於蝸輪的周節（jiē）（即 mπ），其中 m是模數，而π是（shì）一個無理數，但（dàn）是（shì）車床的配換齒輪的齒數是有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似（sì）的分數值（zhí）（π =3.1415）計算，這就將（jiāng）引起刀（dāo）具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準（zhǔn）確，造成（chéng）螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工，在理論誤（wù）差可以滿足加工精度要求的（de）前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和（hé）經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的（de）調整誤差是指由於調整不準確而產生的（de）誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾（jiá）具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向元（yuán）件、分度機構、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（xiàng）對尺寸（cùn）誤差；

 

（3）夾具在使用過程中（zhōng）工作表麵的磨損。

 

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。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導軌（guǐ）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（fú）合程度。主要包括：

 

① 導軌在水平麵（miàn）內直線度Δy和垂直麵內的（de）直線度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或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削（xuē）加（jiā）工的（de）影響

 

主要考慮（lǜ）導（dǎo）軌誤差引起刀具與工件在誤（wù）差敏感方向的相（xiàng）對位移。車削加工時誤差（chà）敏感方向為水平方向，垂直方向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（zhuǎn）而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方（fāng）向，床身導軌在垂直平（píng）麵內的直線度引起加工表麵（miàn）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（shì）指實際回轉軸（zhóu）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、主軸徑向（xiàng）圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動（dòng）對加工（gōng）精度的（de）影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵（miàn）時將產生端（duān）麵與圓柱麵（miàn）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）主軸徑（jìng）向圓跳動對加（jiā）工精度（dù）的（de）影響（xiǎng）：

 

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

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無（wú）論車、鏜（táng）都能得到一（yī）個半（bàn）徑為刀尖到平均（jun1）軸線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對（duì）加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐（zhuī）角（jiǎo）的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看（kàn）各處（chù）偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺（bǎi）動，從各截麵看（kàn）相當於實際軸（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（shí）際上主軸幾何軸線的傾角擺動為（wéi）上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈（liàn）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）元件之間的相對運動誤差（chà）。

 

5、工藝係統受力變形

 

工（gōng）藝係統在切削力、夾緊力（lì）、重力和慣性力等（děng）作用下會產生變形，從而破壞了（le）已調整好的工藝係統各組（zǔ）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（jī）床變形（xíng）、工件變形以及工藝（yì）係統的總變形。

 

（1）切削力對加（jiā）工精度的影響（xiǎng）

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來（lái）講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形（xíng），即產生圓（yuán）柱度誤差（chà）。隻考慮工件變形，對加工軸類（lèi）零件來（lái）講，工件受（shòu）力變形使加工後（hòu）工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而（ér）對加工孔類零件來講（jiǎng），單獨（dú）考慮機床或工件的變形，加工後工（gōng）件的形狀與加工的（de）軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影（yǐng）響

 

工件裝夾（jiá）時，由於工件剛度較低或夾緊力著力點不當，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

 

刀具誤差對加工精度的影響根（gēn）據刀具的種類不（bú）同而異。

 

（1）定尺寸（cùn）刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的（de）尺寸精（jīng）度。

 

（2）成（chéng）型刀具（如成（chéng）型車刀、成型銑（xǐ）刀、成型砂輪等）的形狀精度（dù）將（jiāng）直接影響工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形（xíng）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度無直接影響（xiǎng），但刀具易磨損。

 

7、加（jiā）工（gōng）現（xiàn）場環境影響

 

加工現場（chǎng）往往有許多細小（xiǎo）金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精（jīng）度，對於高精度加工，一些細（xì）小到目視不到（dào）的金屬（shǔ）屑都（dōu）會影（yǐng）響到精度。這個影響（xiǎng）因素會被（bèi）識別出（chū）來但並無十（shí）分到位的方（fāng）法來（lái）杜絕，往往（wǎng）對操作員的（de）作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於（yú）內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變（biàn）形，從而影響加工（gōng）精度。在大型工件加工和精（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工（gōng）誤差（chà）占加工總誤差的40%-70%。

 

工件（jiàn）熱變（biàn）形（xíng）對加工金的的影響包括工（gōng）件均勻受熱和工件不均（jun1）勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的（de）產生：

 

（1）毛胚（pēi）製造（zào）和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力。