數控機（jī）床加工精度常用的基本知識

　　

加工（gōng）精度（dù）主要用於生產產品程度，加工精度（dù）與加工誤差都是評價加工表麵幾何參數（shù）的術語。加工（gōng）精（jīng）度用公差等級衡量，等級值（zhí）越小，其精度越高；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（chà）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（líng）件（jiàn）加工（gōng）精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等（děng）級別。

 

任何加工方法所得到的實際（jì）參數都不（bú）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公差範圍（wéi）內，就認為保證了加工精度。

 

機器的質量取決（jué）於零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和（hé）表麵質量兩大部分。

 

機械加工精度是指（zhǐ）零件加工後的實（shí）際（jì）幾何參數（尺寸、形（xíng）狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤（wù）差。加（jiā）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（gōng）精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差（chà）

 

（1）提（tí）高主軸部件的製（zhì）造精度

 

1）應（yīng）提高軸（zhóu）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（qiè）動壓軸承；

 

③采用高（gāo）精度的靜壓軸承。

 

2）應（yīng）提（tí）高（gāo）與軸承相配（pèi）件的精度：

 

①提高箱體支（zhī）撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合（hé）表麵的加工精（jīng）度；

 

③測量及調節相應件的徑（jìng）向跳動範圍，使誤差補償或（huò）相（xiàng）抵消。

 

（2）對滾動（dòng）軸承適當（dāng）預緊

 

①可消除（chú）間隙（xì）；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差（chà）。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上（shàng）。

 

2、對工藝係統進（jìn）行調整（zhěng）

 

（1）試切法調整

 

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

 

（2）調整法

 

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

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損（sǔn）達到急劇磨損階段前就（jiù）必須重新磨刀。

 

4、減（jiǎn）少傳（chuán）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）保證傳動精度的重要原則，且（qiě）越接近末端（duān）的傳動副，其傳動比應越（yuè）小；

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工（gōng）藝（yì）係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少（shǎo）連接麵的數目；

 

②防止有（yǒu）局部低剛度環節出現；

 

③應合理選（xuǎn）擇基（jī）礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接（jiē）表（biǎo）麵的接觸剛度

 

①提高機床部（bù）件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麵粗糙（cāo）度值。

 

3）采用合理的裝（zhuāng）夾和定位方式

 

（2）減小載荷（hé）及其變化

 

1）合理選擇刀（dāo）具幾何參數和切削用量，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（chú）內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過（guò）程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝（zhuāng）配基準

 

1）采用熱對稱結（jié）構——在變速箱中，將軸、軸承、傳（chuán）動齒輪等（děng）對稱布置，可（kě）使箱壁溫升均勻（yún），箱體變形減（jiǎn）小；

 

2）合理選擇機（jī）床零（líng）部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

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

 

5）采用（yòng）強製式風冷、水冷等散熱措（cuò）施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二（èr）、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原（yuán）理誤差是指采用（yòng）了近似的刀刃（rèn）輪廓（kuò）或（huò）近似的傳動關係進行加工而產生的（de）誤差。加工（gōng）原理誤差多出現於螺（luó）紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾（gǔn）刀製造方便，采（cǎi）用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本（běn）蝸杆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（yú）蝸杆（gǎn）的（de）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數是有限的，選擇（zé）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（yǐn）起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤（wù）差（chà）是指由於調（diào）整不準確而產生的（de）誤差（chà）。

 

3、夾具（jù）的製造誤差和磨損

 

夾具（jù）的（de）誤差主要指：

 

（1）定位（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的（de）製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各（gè）種元件工（gōng）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（jī）床誤差

 

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

 

（1）機床（chuáng）導軌導向誤差

 

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

 

① 導軌在（zài）水（shuǐ）平麵內直線（xiàn）度Δy和垂直麵（miàn）內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌（guǐ）的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主（zhǔ）軸回轉軸線在水（shuǐ）平麵內和垂直麵（miàn）內的平行度誤差或（huò）垂直度（dù）誤差。

 

2）導軌導向精（jīng）度對切削加工的影響（xiǎng）

 

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（wèi）移。車削加工時（shí）誤差（chà）敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差（chà）產（chǎn）生（shēng）的加（jiā）工（gōng）誤差可以忽略；鏜削（xuē）加工時誤差敏感方向隨刀（dāo）具回轉而（ér）變化；刨削（xuē）加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導（dǎo）軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵直線度（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（xiàn）對於理想回轉軸線的（de）漂移。主要包括主（zhǔ）軸端麵圓跳動、主軸徑向圓（yuán）跳動、主軸（zhóu）幾何（hé）軸（zhóu）線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動（dòng）對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響（xiǎng）；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓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（shēng）螺距周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳（tiào）動對加工精度的影響：

 

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

 

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

 

3）主軸幾何軸線（xiàn）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，從各截麵看相當於（yú）幾何軸心繞平（píng）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（kàn）相（xiàng）當於（yú）實際軸線在一平麵內作（zuò）簡諧直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上（shàng）主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈（liàn）中首（shǒu）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（xì）統在切削力、夾緊力、重力和慣（guàn）性力等作用下會產生（shēng）變（biàn）形（xíng），從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤（wù）差的產生（shēng），並影響加工過程的穩定（dìng）性。主要考慮機床變形、工件變形以（yǐ）及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響（xiǎng）

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端（duān）粗、中間（jiān）細（xì）的鞍形，即產生圓柱度誤（wù）差。隻考慮工件變（biàn）形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加（jiā）工（gōng）後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而（ér）對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或（huò）工件的變（biàn）形，加工後（hòu）工件的形狀與加工的軸類（lèi）零件相反。

 

（2）夾緊力對加（jiā）工精度的影響

 

工件裝（zhuāng）夾時，由於工件剛度較低或夾（jiá）緊力著（zhe）力點不當，使工件（jiàn）產生（shēng）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（duì）加工精（jīng）度的影響根據刀具的種類不同而異（yì）。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸（jiǎo）刀（dāo）、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的（de）尺寸精度（dù）。

 

（2）成型刀具（如（rú）成（chéng）型車刀（dāo）、成型銑刀、成型砂輪（lún）等（děng））的形狀精度（dù）將直接影響工件的形狀精度。

 

（3）展成刀具（如齒輪滾（gǔn）刀（dāo）、花鍵（jiàn）滾刀、插齒刀具（jù）等）的（de）刀（dāo）刃形狀誤差會影響加工表（biǎo）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、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細（xì）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度，對於高精度加工（gōng），一些細小到（dào）目視不到的金屬（shǔ）屑都會影響到（dào）精度。這（zhè）個影響因素會被識別出來但並無十分到位的（de）方法來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴（lài）很高。

 

8、工（gōng）藝係統的熱變形

 

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

 

工件熱變形對加工金的的影響（xiǎng）包括工件均（jun1）勻受熱和工件不（bú）均勻受（shòu）熱（rè）兩種。

 

9、工件內部的（de）殘餘（yú）應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處（chù）理過程中產生的殘（cán）餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工（gōng）帶來（lái）的殘餘（yú）應力（lì）。