​數控（kòng）機床加工精度常（cháng）用的基本知識

　　

加（jiā）工精（jīng）度主要（yào）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（miàn）幾何參數的術（shù）語。加工精度用公差等級衡量，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。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共（gòng）有20個，其中IT01表示的話該（gāi）零件加工精度最高的，IT18表示的（de）話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精（jīng）度中等級別。

 

任何加（jiā）工方法所（suǒ）得到的實際參數都（dōu）不會（huì）絕對準確，從（cóng）零件的功能看，隻要加工誤（wù）差在零件圖（tú）要求的公差範（fàn）圍內，就認為保證了加工（gōng）精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質（zhì）量和機器的裝配質量，零件加工質量包含零件加工（gōng）精（jīng）度和表麵質（zhì）量兩大部分。

 

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

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減（jiǎn）小機床誤差

 

（1）提（tí）高主軸部件的製造（zào）精度

 

1）應提高軸承的回（huí）轉精度 ：

 

①選用高（gāo）精度的滾（gǔn）動軸承；

 

②采用高精（jīng）度的多油鍥動壓（yā）軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸（zhóu）承（chéng）。

 

2）應提高與軸承（chéng）相配件的精度：

 

①提（tí）高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精（jīng）度；

 

②提高（gāo）與軸承相配合表（biǎo）麵的加工精度；

 

③測量（liàng）及（jí）調節相應件的徑向跳動範圍，使（shǐ）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（zēng）加軸承剛度；

 

③均化滾（gǔn）動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對（duì）工藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過（guò）試切—測量尺寸—調整刀具（jù）的吃刀量—走刀切（qiē）削—再試切，如（rú）此（cǐ）反複直至達（dá）到所需尺寸。此法生產效（xiào）率低，主（zhǔ）要用於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

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

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階（jiē）段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差（chà）

 

（1）傳（chuán）動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速（sù）傳動，是保證傳動精度（dù）的重要原則，且越接近末（mò）端的傳動副，其傳動比應（yīng）越小（xiǎo）；

 

（3）末（mò）端件精度應（yīng）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，特別是提高工藝（yì）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防止有局部低剛度環節出現；

 

③應（yīng）合理選擇基礎件、支撐件的結（jié）構和截麵形狀。

 

2）提高連接表（biǎo）麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵（miàn）的（de）質量（liàng）；

 

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（de）表麵（miàn）粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷（hé）及其變化（huà）

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以（yǐ）減（jiǎn）小切削力；

 

2）毛胚（pēi）分組，盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應（yīng）力

 

（1）增加消除內（nèi）應力的熱處（chù）理工（gōng）序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝（yì）係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結（jié）構及裝配基準

 

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

 

2）合理選擇機床零部（bù）件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源（yuán）

 

1）采用較小的切削用（yòng）量；

 

2）零件精度（dù）要求（qiú）高（gāo）時（shí），將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將（jiāng）熱源從機床分離（lí）出去，減少機（jī）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源，從結構、潤滑等方麵改善其（qí）摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采（cǎi）用強（qiáng）製式風冷、水冷等散（sàn）熱措施（shī）。

 

（1）均（jun1）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（wù）差的原（yuán）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（kuò）或近似的傳（chuán）動關係進行加（jiā）工而（ér）產生的誤差。加工原理誤差多出現（xiàn）於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒（chǐ）輪用的齒輪滾刀（dāo），為使滾刀（dāo）製造方便，采用了阿基米德（dé）基本（běn）蝸杆或法向直廓基本（běn）蝸杆代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生（shēng）了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個（gè）無理數，但是車（chē）床的配換齒輪（lún）的齒數是（shì）有（yǒu）限的，選（xuǎn）擇配換齒輪時隻能（néng）將π化為近似的分數值（π =3.1415）計（jì）算，這就將（jiāng）引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的（de）不準確，造成螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤（wù）差

 

機床的調（diào）整誤差（chà）是指由於調整不準（zhǔn）確而產生的誤差。

 

3、夾具的製（zhì）造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀（dāo）具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後（hòu），以上各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具（jù）在使（shǐ）用過程中工（gōng）作表（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床（chuáng）誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要（yào）包括機床導軌導（dǎo）向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的（de）傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件（jiàn）實際運動（dòng）方（fāng）向（xiàng）與理想運動方向的符（fú）合程度。主要包括：

 

① 導軌在水平（píng）麵內（nèi）直線度Δy和垂直麵內（nèi）的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭（niǔ）曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線（xiàn）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影響

 

主要（yào）考慮導軌誤差（chà）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（chuí）直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略（luè）；鏜削加工時誤差敏感（gǎn）方向隨（suí）刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向（xiàng），床身（shēn）導軌在垂直平（píng）麵內的直線（xiàn）度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床（chuáng）主軸回轉誤差

 

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

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵（miàn）時無影響；

 

②車、鏜端麵時（shí）將產生端（duān）麵與圓柱麵軸線垂直度誤（wù）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）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

 

①若徑向回轉誤差表現（xiàn）為其實際軸線在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（xíng）孔，圓度誤（wù）差為徑向圓跳動幅值；而車床車（chē）出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸（zhóu）幾何軸線作偏心運（yùn）動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均（jun1）軸（zhóu）線距離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的（de）影響：

 

①幾何（hé）軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角（jiǎo）的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸（zhóu）心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看各處偏（piān）心值不同；

 

②幾何軸（zhóu）線在某一平麵內作擺動，從（cóng）各截麵看相當於（yú）實際軸線在一平麵內作簡諧直線運動，而從（cóng）軸向看（kàn）各（gè）處跳動（dòng）幅值不同；

 

③實際上主軸幾何（hé）軸線的傾（qīng）角擺動（dòng）為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受力變（biàn）形

 

工藝係統（tǒng）在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作（zuò）用（yòng）下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部分（fèn）的相互位置關係，導致加工誤（wù）差的產生，並影響加工（gōng）過程的穩定性。主要考慮機床變形（xíng）、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，對加工軸類零件來（lái）講，機床受力變形使加工工（gōng）件呈兩端粗、中間細（xì）的鞍形，即（jí）產生圓柱（zhù）度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工（gōng）件受力變形使加工後（hòu）工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工（gōng）孔類（lèi）零件來講，單獨考（kǎo）慮機床（chuáng）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（jiā）工精度的（de）影（yǐng）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（bú）同而異。

 

（1）定尺寸（cùn）刀（dāo）具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑（xǐ）刀及（jí）圓（yuán）拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪（lún）滾（gǔn）刀、花鍵滾刀、插齒（chǐ）刀具（jù）等）的刀刃形（xíng）狀誤差會（huì）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（jīng）度無直接影響，但刀（dāo）具易（yì）磨（mó）損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往（wǎng）有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果（guǒ）存在與零件定位麵或定位孔位置就會影（yǐng）響（xiǎng）零件（jiàn）加工精度，對於高精（jīng）度加（jiā）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）出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴（lài）很高。

 

8、工藝係統的（de）熱變形

 

在加（jiā）工過程中（zhōng），由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環（huán）境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而（ér）發（fā）生（shēng）變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和（hé）精密加工中， 工藝係統熱（rè）變形引起的加工誤（wù）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（jun1）勻受熱（rè）和（hé）工件不均勻受熱（rè）兩種。

 

9、工（gōng）件內部（bù）的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱（rè）處理（lǐ）過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶（dài）來的殘餘應力（lì）；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。