數控機（jī）床加工精度常用的（de）基本知識

　　

加工精度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都是評價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公（gōng）差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表（biǎo）示，數值越大，其誤差越大。加工（gōng）精度高，就（jiù）是加工誤差小，反之亦然。公差等級（jí）從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其（qí）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（dī）的 ，一般上IT7、IT8是加工精（jīng）度中等級別。

 

任何加工方法所得到的（de）實際參數都不會絕（jué）對準確，從零（líng）件的功能看，隻要加工（gōng）誤差在零（líng）件圖要求的（de）公（gōng）差範圍內，就認為保證了加（jiā）工精（jīng）度。

 

機（jī）器（qì）的質量取決於零件的加工質量和（hé）機器的（de）裝配質量，零件加工質量包含零件加工（gōng）精度（dù）和表（biǎo）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（尺寸（cùn）、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它（tā）們之間的差異稱為加工誤差（chà）。加工誤差的大小反映（yìng）了加工精度的高（gāo）低。誤差越大加工精（jīng）度越（yuè）低，誤差越小加工精（jīng）度越高。

 

一、加工精度（dù）的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度（dù）

 

1）應提高軸承（chéng）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（cǎi）用高精度的（de）靜壓軸承。

 

2）應（yīng）提高與軸承相配件的精度：

 

①提（tí）高箱體支撐孔、主軸軸頸的加（jiā）工精度；

 

②提高與軸（zhóu）承相配合表麵的加工（gōng）精度；

 

③測量及調（diào）節相（xiàng）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（jǐn）

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承（chéng）剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工（gōng）件（jiàn）上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺（chǐ）寸—調整刀具的吃（chī）刀量—走（zǒu）刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此（cǐ）法生產效率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

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

 

3、減小刀具磨損

 

在（zài）刀具尺寸磨損達到急劇磨（mó）損階段前就必須（xū）重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少（shǎo），傳（chuán）動鏈短，傳動精度高（gāo）；

 

（2）采用降速傳（chuán）動，是保證傳（chuán）動精度的重要原則，且越接近（jìn）末（mò）端的傳動副，其傳動比（bǐ）應（yīng）越小；

 

（3）末端件精度應高（gāo）於其（qí）他傳動件。

 

5、減小工藝係統的（de）受力變形（xíng）

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節（jiē）的剛（gāng）度

 

1）合理的結（jié）構設計

 

①盡量減少連接（jiē）麵的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支（zhī）撐件的結構和截（jié）麵形狀。

 

2）提高連接表麵（miàn）的接觸剛度

 

①提高機床部件（jiàn）中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表（biǎo）麵粗糙度值。

 

3）采用合理的（de）裝夾和定（dìng）位方式

 

（2）減小載荷及（jí）其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切（qiē）削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量（liàng）使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增（zēng）加消除（chú）內（nèi）應力（lì）的（de）熱處理工序；

 

（2）合（hé）理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采（cǎi）用合理的機（jī）床部件結構及裝配基準（zhǔn）

 

1）采用熱（rè）對稱結構——在變速（sù）箱中，將軸（zhóu）、軸承、傳動（dòng）齒輪（lún）等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇（zé）機床零部件的裝（zhuāng）配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度（dù）要求高（gāo）時，將粗精加工工序分（fèn）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能分離的熱源（yuán），從（cóng）結（jié）構、潤（rùn）滑等方麵改善其摩擦特性（xìng），減少發熱或用（yòng）隔熱材料；

 

5）采用強製式風（fēng）冷、水冷等（děng）散熱措施。

 

（1）均衡溫度（dù）場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

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用了近似的刀刃輪廓或近似（sì）的傳動關係進行加工而產生的誤差。加（jiā）工原理誤（wù）差多出現於（yú）螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為（wéi）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代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削（xuē）模數蝸杆時，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，但是車床的配換齒輪的齒（chǐ）數是有限的（de），選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成形（xíng）運動（螺旋運動）的（de）不準確，造（zào）成（chéng）螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是（shì）指由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的（de）製造誤差和磨損（sǔn）

 

夾具（jù）的誤差主要（yào）指：

 

（1）定位元件（jiàn）、刀具導向元件（jiàn）、分度（dù）機構、夾（jiá）具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以（yǐ）上（shàng）各種（zhǒng）元件工作麵間的（de）相對尺寸誤（wù）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、機床主軸回轉誤差、機（jī）床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床（chuáng）導軌導向誤差

 

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

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵（miàn）內的直（zhí）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加工的（de）影響

 

主要考慮導軌誤差引起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（fāng）向（xiàng）引起的導向誤差產生的加工誤（wù）差可以忽略；鏜削加工時（shí）誤差敏感方向隨刀（dāo）具回轉（zhuǎn）而變（biàn）化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度（dù）引起加工表（biǎo）麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機（jī）床主（zhǔ）軸回轉誤差是指實際回轉軸（zhóu）線對（duì）於理想（xiǎng）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（zhǔ）軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵（miàn）圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響（xiǎng）；

 

②車（chē）、鏜端麵時將產生端麵與圓（yuán）柱麵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（yuán）跳動對（duì）加（jiā）工精度的影響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方向（xiàng）上作（zuò）簡諧直線運動，鏜（táng）床鏜出的（de）孔為橢圓形孔（kǒng），圓度誤（wù）差為徑向圓（yuán）跳動幅值；而車床車（chē）出的孔（kǒng）沒（méi）什麽影響；

 

②若主（zhǔ）軸（zhóu）幾何軸線作偏心運（yùn）動，無論車、鏜都能得到一個半（bàn）徑為（wéi）刀尖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響：

 

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看（kàn）相當於幾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幾何軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實際軸線在一平麵內作簡（jiǎn）諧直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主（zhǔ）軸（zhóu）幾何（hé）軸線的傾（qīng）角擺動為上（shàng）述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的（de）傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指（zhǐ）傳動鏈（liàn）中首末兩端傳動元件之（zhī）間的相（xiàng）對運動誤差。

 

5、工藝係統受力（lì）變形

 

工藝係（xì）統在切削力、夾緊力、重力和慣性力（lì）等作用下會產生變形，從而破壞了（le）已調整好的工藝係統各組成部分（fèn）的相（xiàng）互位置關係（xì），導致加工誤差的產生，並影（yǐng）響加工過程的穩定性。主要考（kǎo）慮（lǜ）機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加（jiā）工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加（jiā）工軸類零件來講，機床受力（lì）變形使加工（gōng）工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓（yuán）柱度誤差。隻考（kǎo）慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件（jiàn）受力變形使加工後工件呈兩端細、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（gōng）精度的影響

 

工件裝夾（jiá）時，由於工件剛度較低或夾緊力著力點不當，使（shǐ）工件產（chǎn）生相應的變形，造（zào）成的加工誤差（chà）。

 

6、刀（dāo）具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工（gōng）精度的影響根據刀（dāo）具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（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（jiàn）的尺寸精度（dù）。

 

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

 

（3）展成刀（dāo）具（如齒輪滾刀、花鍵（jiàn）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度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加（jiā）工現場環境（jìng）影響

 

加工現場往往（wǎng）有許多細小金屬屑，這些金屬（shǔ）屑如果（guǒ）存在與零件定位麵或定位（wèi）孔位置就會影響零件加工精度，對於高精度加（jiā）工，一些細小（xiǎo）到（dào）目視不到（dào）的（de）金屬屑（xiè）都會影響（xiǎng）到精度。這個影（yǐng）響因（yīn）素會被識別出（chū）來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依（yī）賴很高。

 

8、工藝係（xì）統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外（wài）部熱源（環境溫度、熱（rè）輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響（xiǎng）加工精度。在大（dà）型工件加工和精（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形引起（qǐ）的加工誤差占加工總誤差的（de）40%-70%。

 

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

 

9、工件內部的殘餘（yú）應力

 

殘餘（yú）應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘（yú）應力；

 

（2）冷校（xiào）直帶來的殘餘（yú）應（yīng）力；

 

（3）切削加工（gōng）帶來的殘餘應力。