數控機床加（jiā）工精度常用的基本知識

　　

 

 

 

加工精（jīng）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（jí）值越小，其（qí）精（jīng）度越高；加（jiā）工誤差用數值表（biǎo）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（rán）。公差（chà）等級從（cóng）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（gāi）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（fǎ）所得到的實際參數都不會絕對準確（què），從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公差（chà）範圍內，就認為保證了加（jiā）工精度（dù）。

 

機器的質量取決於（yú）零件（jiàn）的加工質（zhì）量和機器的裝配質量，零件加工質量包含（hán）零件加工精度和表麵質量兩大部（bù）分。

 

機械加工精度（dù）是指零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀和位置（zhì））與理想幾何參（cān）數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工（gōng）誤差。加工（gōng）誤差的大小反映了加工精度的高低（dī）。誤差越大加工（gōng）精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的（de）調（diào）整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的（de）製造精度

 

1）應提高軸承的回轉（zhuǎn）精度 ：

 

①選用高精度的（de）滾動（dòng）軸承；

 

②采用高精（jīng）度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜（jìng）壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精（jīng）度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與（yǔ）軸承相配合表麵的加工精（jīng）度；

 

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

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除（chú）間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映（yìng）到工（gōng）件上。

 

2、對工藝係統進行調整（zhěng）

 

（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（xuē）—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機（jī）床、夾具（jù）、工件和刀具的相對位（wèi）置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於（yú）大批大量生產。

 

3、減（jiǎn）小刀（dāo）具（jù）磨損

 

在刀具尺寸磨（mó）損達（dá）到急劇磨損階段前（qián）就必須（xū）重（chóng）新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤（wù）差

 

（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（zhèng）傳動精度的（de）重要原則，且越接（jiē）近末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端（duān）件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的（de）受力變形

 

（1）提（tí）高係統的剛度（dù），特別是提高工藝係統（tǒng）中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設（shè）計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有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（gāo）連（lián）接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部（bù）件以（yǐ）預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和減小（xiǎo）它的表麵粗糙度（dù）值。

 

3）采用合理的裝夾和定（dìng）位方式

 

（2）減小載荷及（jí）其（qí）變化

 

1）合理選擇刀（dāo）具幾何（hé）參（cān）數和（hé）切削（xuē）用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘（cán）餘應（yīng）力

 

（1）增加消除內（nèi）應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工（gōng）藝係統熱變形

 

（1）采用（yòng）合（hé）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，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻（yún），箱體變形減小；

 

2）合理選擇機（jī）床零部件的裝配基準。

 

（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（gōng）工序分開；

 

3）盡可能將熱源從（cóng）機床分離出去（qù），減少機床熱變形；

 

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

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度（dù）場（chǎng）

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製（zhì）環境溫度（dù）

 

二、加（jiā）工精度誤差的（de）原因

 

1、加工原理誤差

 

加（jiā）工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係（xì）進行加工而產（chǎn）生的誤差。加工原（yuán）理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工（gōng）中。

 

例如，加工漸開線齒輪用（yòng）的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆（gǎn）或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪（lún）漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的（de）螺（luó）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，但是車床的配換齒輪的齒數是（shì）有限的（de），選擇配換齒輪時隻能將π化為近（jìn）似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起（qǐ）刀具對於工（gōng）件成形（xíng）運動（dòng）（螺旋運動）的不準（zhǔn）確，造成螺（luó）距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工，在理論（lùn）誤差（chà）可以滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟（jì）性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差（chà）是指由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾（jiá）具的製造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元（yuán）件、刀具導向元件、分度（dù）機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配（pèi）後（hòu），以上各種元件工作麵間（jiān）的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具（jù）在使（shǐ）用過程（chéng）中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的（de）製造誤差、安裝誤（wù）差和磨損。主（zhǔ）要包括機床（chuáng）導軌導向誤（wù）差、機床主（zhǔ）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

 

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

 

① 導軌在水（shuǐ）平麵內直線度Δy和垂直麵內的直（zhí）線（xiàn）度（dù）Δz（彎曲（qǔ））；

 

②前後（hòu）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（zhí）麵內的平行度誤差或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度（dù）對（duì）切削加工的影響

 

主要（yào）考慮導（dǎo）軌誤差引起（qǐ）刀具與（yǔ）工件在誤差（chà）敏感方向的相對（duì）位移。車（chē）削加工時（shí）誤差敏（mǐn）感方向為水平方向，垂直（zhí）方向引起（qǐ）的導（dǎo）向（xiàng）誤差產生的加工誤差可（kě）以忽（hū）略；鏜削加工時誤差敏感方向隨（suí）刀具回轉（zhuǎn）而變化；刨削加（jiā）工時誤差敏感方向為垂（chuí）直方向，床身導（dǎo）軌在垂直平麵內的直（zhí）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

 

機床主軸回轉誤差是指實（shí）際回轉軸線（xiàn）對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾（jǐ）何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端（duān）麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓（yuán）柱麵時無（wú）影響；

 

②車（chē）、鏜端（duān）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（chǎn）生螺距周期誤差（chà）。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精（jīng）度的影響：

 

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

 

②若主軸幾（jǐ）何軸線作偏心運動，無論車（chē）、鏜都能得（dé）到一個半徑為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（duì）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（dāng）於幾何軸心繞平均軸（zhóu）心作偏（piān）心運動，而從軸向看各（gè）處偏心值不同；

 

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

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角（jiǎo）擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

 

（3）機（jī）床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝（yì）係統在切削（xuē）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的工藝（yì）係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的（de）總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮（lǜ）機床變（biàn）形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工（gōng）工件呈兩端（duān）粗、中間細的鞍形，即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對（duì）加工軸類（lèi）零件來（lái）講，工件受力變形（xíng）使（shǐ）加工後（hòu）工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而（ér）對（duì）加工孔類零（líng）件來講，單獨考慮（lǜ）機床或（huò）工件的變形，加工（gōng）後工件的形狀與加工的軸（zhóu）類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾時，由於工件剛（gāng）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（zào）誤差和磨損

 

刀具誤差對加（jiā）工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽（zuàn）頭、鉸刀、鍵槽（cáo）銑刀（dāo）及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的尺（chǐ）寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插（chā）齒刀（dāo）具等）的刀刃形狀誤差會影響（xiǎng）加工表麵的形狀精度。

 

（4）一般刀（dāo）具（jù）（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精（jīng）度對加工精度無直接影響（xiǎng），但刀具易磨（mó）損。

 

7、加工現場環境影響

 

加（jiā）工現場往往有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在（zài）與零件定位麵（miàn）或定位孔位置（zhì）就會影（yǐng）響（xiǎng）零件加工精度，對（duì）於高（gāo）精（jīng）度加工，一些細小到目視不（bú）到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法（fǎ）來杜（dù）絕（jué），往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係（xì）統（tǒng）的熱變（biàn）形（xíng）

 

在加工過程（chéng）中，由於內部熱源（切削熱（rè）、摩（mó）擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱（rè）輻射）產熱使工藝係（xì）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（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

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

 

9、工件內部的（de）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（yú）應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘（yú）應力。