​數控機床加工精度常用的基本知識

加（jiā）工精度主要用於生產產品程度，加工（gōng）精度（dù）與加工誤差都（dōu）是評價加工表（biǎo）麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡（héng）量，等（děng）級值越（yuè）小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數值越大，其（qí）誤差越大。加工精（jīng）度高，就是加工誤差小，反之亦（yì）然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的（de）話該零件加工精度最高的，IT18表示的（de）話該零（líng）件加工精度是（shì）最（zuì）低（dī）的 ，一般上IT7、IT8是加工精度（dù）中等級別。

任（rèn）何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件的（de）功能看，隻要加工誤差在零件圖要（yào）求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

機器的（de）質量取決於（yú）零件的加工質量和機器（qì）的（de）裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和表（biǎo）麵質量兩大部分。

機械加（jiā）工精度是指（zhǐ）零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合（hé）的（de）程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差（chà）的大小反映了加工精（jīng）度（dù）的高低。誤（wù）差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

一、加工精度的調（diào）整（zhěng）方法

1、減小機床誤差

（1）提高主（zhǔ）軸部件的製造精度

1）應（yīng）提高（gāo）軸承的回（huí）轉精度 ：

①選（xuǎn）用高精度的滾動軸承；

②采用高精度的（de）多油鍥動壓軸（zhóu）承（chéng）；

③采用高精度的靜壓軸承。

2）應提高與軸承相配件（jiàn）的精（jīng）度：

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸（jǐng）的加工精度；

②提高與軸承相配合表麵的加工精度（dù）；

③測量（liàng）及調節相應件的徑（jìng）向跳動範圍，使（shǐ）誤差補償或相抵消。

（2）對滾動軸承適當（dāng）預緊

①可消除間隙；

②增加軸（zhóu）承剛度；

③均化滾動（dòng）體誤差。

（3）使主軸回轉精度不（bú）反映到工件上。

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—再試切，如（rú）此反（fǎn）複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主（zhǔ）要用於單（dān）件（jiàn）小批生產（chǎn）。

（2）調整法

通過（guò）預（yù）先調整好機（jī）床、夾具、工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（yú）大批大量（liàng）生產。

3、減小刀具磨損

在刀（dāo）具尺寸磨損達（dá）到急劇磨損階段前就必須重新磨刀（dāo）。

4、減少傳動鏈傳動誤差

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

（2）采用降速傳動，是保（bǎo）證傳動（dòng）精度的重要原則，且（qiě）越接近末端的傳動副，其傳（chuán）動比應越小；

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

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（gōng）藝係統中薄弱環節的剛度

1）合理的結構設計

①盡量減少連接麵的數目；

②防止有局部低剛度（dù）環（huán）節出現；

③應合理（lǐ）選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

2）提高（gāo）連接表麵的接觸（chù）剛度

①提（tí）高機床部件中零件間結（jié）合麵的質量（liàng）；

②給機床部件以預加載荷；

③提（tí）高工件定位基準麵的（de）精（jīng）度和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

3）采用合理的（de）裝夾和定位方式

（2）減小載荷及其變化

1）合理（lǐ）選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分（fèn）組，盡量使（shǐ）調整中毛（máo）胚加工餘（yú）量均勻（yún）。

6、減少殘餘應力

（1）增加消除（chú）內應力的熱處理工序；

（2）合理安排工藝過程。

7、減小工藝（yì）係（xì）統熱變形（xíng）

（1）采用合理（lǐ）的機床部（bù）件（jiàn）結構（gòu）及裝配（pèi）基準

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將（jiāng）軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱（xiāng）壁溫（wēn）升均勻，箱體變形減小；

2）合理（lǐ）選擇機床零（líng）部件的（de）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）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開（kāi）；

3）盡可（kě）能將熱源從機床分離（lí）出去，減少機床熱變形；

4）對主軸軸（zhóu）承、絲杆（gǎn）螺母副、高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（shàn）其摩擦特性，減少發熱或（huò）用隔熱材（cái）料；

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速（sù）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（jiā）工原理誤差

加（jiā）工原理誤差是指采用了近（jìn）似的刀刃輪廓或近（jìn）似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加（jiā）工原理誤差多出現於螺紋、齒（chǐ）輪、複雜曲麵加工中。

例如，加工漸開線（xiàn）齒輪用的齒輪（lún）滾刀，為（wéi）使滾刀製造方便，采用（yòng）了阿基米德（dé）基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本蝸杆（gǎn）代替漸（jiàn）開（kāi）線基本蝸杆（gǎn），使齒輪漸開線齒形產（chǎn）生了誤（wù）差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（jiē）（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但是（shì）車床（chuáng）的配換齒輪的（de）齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能將π化（huà）為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件成（chéng）形運動（螺（luó）旋運動）的不準確，造成螺（luó）距誤差（chà）。

在（zài）加工中，一（yī）般采用近（jìn）似加工，在理論誤（wù）差可以滿足（zú）加工精度要求的前提下（xià）（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和（hé）經濟（jì）性（xìng）。

2、調（diào）整（zhěng）誤差

機床的調整誤差是指由於調（diào）整不準確而產生的誤差。

3、夾具的製造誤差和磨（mó）損（sǔn）

夾具的誤（wù）差主要指：

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾（jiá）具體等的製造誤差；

（2）夾具裝配後，以上各（gè）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（miàn）的磨損。

4、機（jī）床誤差

機床誤差是指機床的（de）製造誤差、安裝誤差和磨（mó）損。主（zhǔ）要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

（1）機床導（dǎo）軌導向誤差（chà）

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

① 導軌在水平麵內直線度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（zài）水平麵內和垂直麵內的平行度誤差或垂直度（dù）誤差。

2）導軌（guǐ）導向精（jīng）度對切削加工的影響

主要（yào）考慮導軌誤差引起（qǐ）刀（dāo）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（wù）差產生的加工誤差可以忽略；鏜削（xuē）加工時誤差敏感（gǎn）方向隨刀具回轉（zhuǎn）而（ér）變化；刨削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（gōng）表麵直線度和平麵度誤差。

（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對於理想回轉軸線（xiàn）的漂移。主要包括（kuò）主軸（zhóu）端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

1）主軸端麵圓（yuán）跳動對加工精度的影（yǐng）響（xiǎng）：

①加工圓（yuán）柱麵時無影響；

②車、鏜端麵時將（jiāng）產生（shēng）端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵平麵（miàn）度誤（wù）差；

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差。

2）主軸徑向（xiàng）圓跳動對加（jiā）工精度的影響：

①若徑向（xiàng）回轉誤差表現為其實際（jì）軸線在（zài）y軸坐標方向上作簡諧直線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為（wéi）徑（jìng）向圓跳動幅（fú）值（zhí）；而車床（chuáng）車出（chū）的孔沒什麽影響；

②若主軸幾何（hé）軸線（xiàn）作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑（jìng）為（wéi）刀尖到平均軸線距離的圓（yuán）。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

①幾（jǐ）何軸線相對於平均軸線在空間成（chéng）一定錐角的圓（yuán）錐（zhuī）軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏（piān）心（xīn）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（cóng）各截麵看相當於實際軸線在一平麵內作簡諧直線（xiàn）運動，而從軸（zhóu）向看各處跳動幅值不同；

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述（shù）兩種的疊（dié）加。

（3）機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差

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

5、工藝係（xì）統受力變形（xíng）

工藝係統在切削力、夾緊力、重（chóng）力和慣性力等作用下（xià）會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部（bù）分的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響（xiǎng）加工過（guò）程的穩定（dìng）性。主要考慮機床變（biàn）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粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差（chà）。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件（jiàn）受力變形使加工後（hòu）工（gōng）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（jiàn）的形狀與加工的（de）軸類零件相反。

（2）夾緊力對加工精度的（de）影（yǐng）響

工件裝夾時，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據刀具的種類不同而異。

（1）定（dìng）尺寸刀（dāo）具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽（cáo）銑刀及圓拉刀（dāo）等）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

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

（3）展成刀具（如齒輪滾刀（dāo）、花鍵滾刀、插（chā）齒刀具等）的刀（dāo）刃（rèn）形狀誤（wù）差會影響加工（gōng）表麵的形狀（zhuàng）精度。

（4）一（yī）般刀具（如車刀、鏜（táng）刀、銑刀），其製造精度對（duì）加工精度無直接影（yǐng）響，但刀（dāo）具易磨損。

7、加工現場環境（jìng）影響

加工現場（chǎng）往往有許多細小金屬屑，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，一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別（bié）出來但（dàn）並無十分到位的方（fāng）法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

8、工藝係統的熱變形

在（zài）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（yì）係統受熱而發生變形，從而影（yǐng）響加工精度。在大型工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占加（jiā）工總（zǒng）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件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘應力

殘餘應（yīng）力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中（zhōng）產生的殘餘應力；

（2）冷校（xiào）直帶來的殘餘應力；

（3）切（qiē）削加工帶來的殘（cán）餘應力。