數（shù）控機床加工精（jīng）度常用的（de）基（jī）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。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其（qí）精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差（chà）越大。加（jiā）工精（jīng）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（qí）中（zhōng）IT01表示的話該零件加工（gōng）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。

 

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準（zhǔn）確，從零（líng）件的功能看，隻要加工誤（wù）差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

機（jī）器的質量取決（jué）於零件的加工質量（liàng）和機器的裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和表麵質（zhì）量兩大部（bù）分。

 

機械加工精度是指零（líng）件（jiàn）加工後的（de）實際幾（jǐ）何參數（shù）（尺寸、形狀和位（wèi）置）與理想幾何參（cān）數相符合的程度。它（tā）們之間的差異稱為（wéi）加工誤差。加（jiā）工誤差的大小反（fǎn）映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工（gōng）精（jīng）度的調整方法（fǎ）

 

1、減小機床誤差（chà）

 

（1）提高（gāo）主軸部件的（de）製造精度

 

1）應提高軸（zhóu）承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度（dù）的多油鍥動壓（yā）軸承；

 

③采用高精（jīng）度的靜壓軸承。

 

2）應提高與（yǔ）軸承（chéng）相（xiàng）配件的精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸（zhóu）承（chéng）相配合表麵的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動（dòng）範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適（shì）當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差（chà）。

 

（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

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測（cè）量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達（dá）到所需（xū）尺寸。此法生（shēng）產效率低（dī），主要用於單件小批（pī）生產（chǎn）。

 

（2）調（diào）整法

 

通（tōng）過預先調（diào）整好（hǎo）機床、夾具、工（gōng）件和刀具的相對（duì）位置獲得所需尺寸。此法生產率高（gāo），主要用（yòng）於大批大量生產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達（dá）到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少（shǎo），傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降（jiàng）速傳（chuán）動，是保證傳動精度的重要原（yuán）則，且越（yuè）接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度應高（gāo）於其（qí）他傳（chuán）動件。

 

5、減小工藝（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（jiē）的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的（de）數目；

 

②防止有局部低剛度環節（jiē）出現；

 

③應合理選擇（zé）基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高（gāo）連接表麵的接觸剛（gāng）度

 

①提高（gāo）機床部件中零（líng）件（jiàn）間結合麵的質量；

 

②給機床部件以預加（jiā）載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用（yòng）合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量（liàng），以減小切削（xuē）力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘（yú）量均勻。

 

6、減少（shǎo）殘餘應（yīng）力

 

（1）增加消除（chú）內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工（gōng）藝過程。

 

7、減（jiǎn）小工藝係統熱變（biàn）形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱（chēng）結構——在變（biàn）速箱中（zhōng），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（xiǎo）；

 

2）合理選擇機床零（líng）部件的裝配基準。

 

（2）減少（shǎo）熱源的（de）發熱和（hé）隔離熱源（yuán）

 

1）采用（yòng）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（chuáng）分（fèn）離出（chū）去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承（chéng）、絲杆螺母副、高速運動的導軌副等不（bú）能分離的熱源，從結構、潤滑等方（fāng）麵改善其摩擦特性，減少發熱（rè）或用隔熱材料；

 

5）采用（yòng）強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫（wēn）度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差（chà）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的傳動關（guān）係進行加工而產生的誤差。加工（gōng）原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用（yòng）的齒輪滾刀，為（wéi）使滾刀製造（zào）方便，采用了阿（ā）基米德基本蝸杆（gǎn）或法（fǎ）向直廓基本（běn）蝸杆代（dài）替（tì）漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形（xíng）產（chǎn）生（shēng）了誤差。又如車削模數蝸杆時（shí），由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是（shì）模數，而π是（shì）一個無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是有限的（de），選擇配換齒輪時隻（zhī）能（néng）將π化為近（jìn）似的分數值（π =3.1415）計（jì）算（suàn），這就（jiù）將引（yǐn）起刀具對（duì）於工件成（chéng）形運動（螺旋運動（dòng））的不準確，造成螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具（jù）的製造誤差和（hé）磨損

 

夾具（jù）的（de）誤差主要指：

 

（1）定位元（yuán）件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具（jù）裝配後，以上各種元件（jiàn）工作麵間的相對（duì）尺寸誤差；

 

（3）夾具在使（shǐ）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（wù）差、安裝誤差和磨損（sǔn）。主（zhǔ）要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差（chà）、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

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

 

① 導軌（guǐ）在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前（qián）後（hòu）兩導軌的平行度（dù）（扭曲）；

 

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

 

2）導軌導向（xiàng）精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件（jiàn）在誤差敏感方向的相對位（wèi）移。車削加工時誤（wù）差敏（mǐn）感（gǎn）方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤（wù）差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工（gōng）時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨（páo）削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌（guǐ）在垂（chuí）直平麵內的直線度引起加工表麵直線度和（hé）平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂（piāo）移。主要包括（kuò）主軸端麵圓跳（tiào）動（dòng）、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角（jiǎo）擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加（jiā）工精度（dù）的影響：

 

①加工圓柱麵時（shí）無影（yǐng）響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與（yǔ）圓柱（zhù）麵軸線垂（chuí）直度誤（wù）差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時，將（jiāng）產生（shēng）螺距（jù）周期誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

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

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能（néng）得到一個（gè）半（bàn）徑為刀尖到平均軸線距離的圓。

 

3）主軸（zhóu）幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

 

①幾（jǐ）何（hé）軸線相對（duì）於平均軸線在空間成（chéng）一（yī）定錐角（jiǎo）的圓錐軌跡，從各截麵看相（xiàng）當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而（ér）從軸（zhóu）向（xiàng）看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作（zuò）擺動，從各截麵看相當於實際（jì）軸線在一平麵內作（zuò）簡諧直線運動（dòng），而從軸向（xiàng）看各（gè）處跳動幅值不同（tóng）；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為（wéi）上（shàng）述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機（jī）床傳（chuán）動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的（de）相對運動（dòng）誤差。

 

5、工藝係統受力（lì）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（yǐ）調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關（guān）係，導致加工（gōng）誤（wù）差的產生，並影（yǐng）響加（jiā）工過程的穩定性。主要考慮（lǜ）機床變形、工件變形以及工藝係統的總變形（xíng）。

 

（1）切削（xuē）力對加工精度的影響

 

隻（zhī）考（kǎo）慮機床變形，對（duì）加工軸類零件來講，機床受力變（biàn）形使加（jiā）工工件呈兩（liǎng）端粗、中間細的鞍形，即產生（shēng）圓柱度誤差（chà）。隻考慮工件變（biàn）形，對加工軸類（lèi）零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中（zhōng）間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講（jiǎng），單獨考慮機床或工件的變（biàn）形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力（lì）對加工精度的影響

 

工件裝夾時，由於工件剛度較低（dī）或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的（de）變形，造成的（de）加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差（chà）對加工精度的影響根據刀具的（de）種類不同而異。

 

（1）定尺（chǐ）寸刀具（jù）（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑（xǐ）刀及圓拉刀等）的尺寸精度（dù）直接影響工件的尺寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾（gǔn）刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤差會影（yǐng）響（xiǎng）加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、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（xiǎng）

 

加工現場往往有許多細小金屬（shǔ）屑，這（zhè）些金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，一些細小到目視不到的金屬（shǔ）屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出（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賴很高。

 

8、工藝（yì）係統的熱變形

 

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

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工（gōng）件不（bú）均（jun1）勻受熱兩種（zhǒng）。

 

9、工（gōng）件內部的殘餘應力

 

殘餘應力（lì）的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生（shēng）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。