​數控機床加工精度常用的基本知識

加工精度主要用於生產（chǎn）產品程度，加工精度與加工誤（wù）差都是評價加工（gōng）表麵（miàn）幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差（chà）用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工（gōng）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表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該零件加工精（jīng）度是最低的 ，一般上IT7、IT8是（shì）加工精度中等級別。

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

機（jī）器的質量取決於零件的加工（gōng）質量和（hé）機器的裝配（pèi）質量，零件（jiàn）加工質（zhì）量包含零（líng）件加工精度和表麵質量兩大部分。

機械（xiè）加工（gōng）精度（dù）是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何（hé）參數相（xiàng）符合的程度。它們之間的差異稱（chēng）為加工誤（wù）差（chà）。加工誤差的大小反映了加（jiā）工（gōng）精（jīng）度的高低。誤差越大加工精度越（yuè）低，誤差越小加（jiā）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）應提高與軸承相配件的精度：

①提高箱體支撐孔（kǒng）、主軸軸頸（jǐng）的加工（gōng）精度；

②提高與軸承相（xiàng）配合表麵的加工精度；

③測量及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（dòng）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（shǐ）主軸回轉精度不反映到工件上（shàng）。

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—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試（shì）切，如此反複直（zhí）至（zhì）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（guò）預先調整（zhěng）好機床、夾具、工件和刀具的（de）相對（duì）位置獲得所需尺寸。此法（fǎ）生產率高，主要用於大批大量生產。

3、減小刀具磨（mó）損

在刀具尺寸（cùn）磨損達到（dào）急劇磨損階段（duàn）前就必（bì）須重（chóng）新磨刀。

4、減少傳動鏈傳（chuán）動（dòng）誤差

（1）傳動件數（shù）少，傳動鏈（liàn）短，傳動精度高；

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

（3）末端件精度應高於其他傳動件（jiàn）。

5、減小工藝係統的受力變形

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝（yì）係統中薄弱環節的剛度

1）合理的結構（gòu）設計

①盡量減少連接麵的數目；

②防止有局部低剛度環節出（chū）現；

③應合理選擇基礎件、支撐件（jiàn）的結構和（hé）截麵形狀。

2）提（tí）高連接表麵的接觸剛度

①提高機（jī）床部件中零（líng）件間結合麵的（de）質量；

②給機床部件以預加載荷；

③提高工件定位基準麵的（de）精度和減小它的表麵粗糙度值（zhí）。

3）采用合理的裝夾和定位方（fāng）式

（2）減小載荷及（jí）其（qí）變化

1）合理選擇刀具幾何參數和（hé）切削用量，以減小（xiǎo）切削力；

2）毛（máo）胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力

（1）增加消除內應力的熱（rè）處理工序；

（2）合理安排工藝過程。

7、減小工藝係（xì）統熱變形

（1）采用合理的（de）機床部件（jiàn）結構及裝配基準（zhǔn）

1）采（cǎi）用熱對稱結構——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（yún），箱體變形減小；

2）合理選擇機床（chuáng）零部件的裝配基準。

（2）減少熱源（yuán）的發熱和（hé）隔離熱源

1）采用較小的切削用量；

2）零件（jiàn）精度要求高（gāo）時，將粗精加工工序分開；

3）盡可能將熱（rè）源（yuán）從機床分離出去，減少機床熱變形；

4）對主軸軸承、絲杆螺母（mǔ）副（fù）、高（gāo）速運動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵（miàn）改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

5）采用強製（zhì）式（shì）風冷、水冷等散熱措施。

（1）均（jun1）衡溫度場

（2）加速（sù）達到傳熱平衡

（3）控（kòng）製環境（jìng）溫度

二、加（jiā）工精度誤差的原因

1、加工原理誤差

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

例如，加工漸（jiàn）開線齒輪用的齒輪滾刀（dāo），為使滾刀製造（zào）方便，采用了（le）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（wō）杆（gǎn），使齒輪（lún）漸（jiàn）開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸（wō）輪的（de）周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是（shì）一（yī）個無理數，但是車床的（de）配換齒輪的齒數是有限（xiàn）的，選擇配換齒輪時隻能將（jiāng）π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對（duì）於（yú）工件成形運動（螺旋運動）的不（bú）準確，造成螺距（jù）誤差。

在加工中，一般采用近似加（jiā）工，在理（lǐ）論誤差可以滿足加工精度要求的前提（tí）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（yóu）於調整不準確而產生的誤差。

3、夾具的製造誤差和（hé）磨損

夾具的誤差主（zhǔ）要指：

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

（2）夾具裝配後（hòu），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麵的磨損。

4、機床誤差

機床誤差（chà）是指機床的製造誤差、安（ān）裝誤差和磨損。主要包括機床導軌（guǐ）導向誤差、機床主軸（zhóu）回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

（1）機（jī）床（chuáng）導（dǎo）軌導向誤差

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向（xiàng）與（yǔ）理想運（yùn）動方向（xiàng）的符合程度。主（zhǔ）要包括（kuò）：

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線（xiàn）度Δz（彎曲）；

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

③ 導軌對主軸回轉（zhuǎn）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加工的影響

主要考慮導軌誤差引起（qǐ）刀具與工件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平方向，垂直方向（xiàng）引起的導（dǎo）向誤差產生的加（jiā）工誤差（chà）可以忽略（luè）；鏜削加（jiā）工時誤差敏感（gǎn）方向隨（suí）刀具回轉而變化；刨削加工時誤（wù）差敏感方向為垂直方向（xiàng），床（chuáng）身（shēn）導軌在垂直平麵（miàn）內的直線度引起加（jiā）工表麵直線度和平麵（miàn）度誤（wù）差。

（2）機床主軸回轉誤差

機床（chuáng）主軸回轉誤差是指（zhǐ）實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸（zhóu）端（duān）麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線（xiàn）傾角擺動。

1）主（zhǔ）軸端麵圓跳動（dòng）對加工精度的影響：

①加工圓柱麵時無影響；

②車、鏜端麵時（shí）將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵（miàn）平麵（miàn）度誤（wù）差；

③加工螺紋（wén）時，將產生螺距周期誤（wù）差。

2）主軸徑向圓跳動（dòng）對加工精度的影響：

①若徑（jìng）向回轉誤差表（biǎo）現（xiàn）為其實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運（yùn）動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤（wù）差為徑向圓跳動幅值；而車床（chuáng）車出的孔沒什麽影（yǐng）響；

②若（ruò）主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個（gè）半徑為刀尖到平均軸（zhóu）線距離的圓。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

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

②幾何軸線在某一平麵內作擺（bǎi）動，從各截麵看相當於實際軸（zhóu）線在一平麵（miàn）內作簡諧直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

③實際（jì）上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

（3）機床傳動鏈的傳動誤差（chà）

機床傳動（dòng）鏈（liàn）的（de）傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝係統在切削力、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（hǎo）的工藝係統各組成部（bù）分的相互位置關（guān）係，導致加工誤差的產生，並影響（xiǎng）加工過（guò）程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

（1）切削力對加工精度的影響

隻（zhī）考慮（lǜ）機床變形，對加工軸類（lèi）零件來講，機床受（shòu）力變形使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工（gōng）件變形，對（duì）加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細（xì）、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單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）夾緊力對加工精度（dù）的影響

工件裝夾時，由於工（gōng）件（jiàn）剛度（dù）較低或夾緊力著力點不當，使工件（jiàn）產（chǎn）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（dāo）具誤差對加工精度（dù）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）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑（xǐ）刀、成型砂輪（lún）等）的形（xíng）狀精度將直接影（yǐng）響工件的（de）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（rèn）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度無直接影響，但刀具（jù）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，這些金屬屑（xiè）如果存在與零件定（dìng）位麵或定位孔位置就（jiù）會（huì）影響零件加工精度，對於（yú）高精度加工，一些細（xì）小到（dào）目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影（yǐng）響因素會被識別出來（lái）但並無十分到位的方法來（lái）杜絕，往往對操作員的作業手法依賴（lài）很高。

8、工藝係統的熱變形

在加工過程中，由於內部（bù）熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射（shè））產熱使工藝係統受熱而（ér）發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工（gōng）中， 工藝係統熱變形（xíng）引起的加工誤差占加工總誤差的（de）40%-70%。

工件熱變形對加工金的的影響（xiǎng）包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘應力

殘餘應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

（2）冷校直帶來的殘餘（yú）應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。