數控機床加工精度常用（yòng）的基（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（gōng）精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工（gōng）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IT18一共有20個（gè），其中IT01表示的話該零件加工精度（dù）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（huì）絕對準確，從零件的功能看，隻要（yào）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。

 

機器的質量取決於零件的加（jiā）工質量和機器的裝配質量，零（líng）件加工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分。

 

機械加工精度是（shì）指零件加工後的（de）實際幾何（hé）參數（尺寸、形狀和位置）與（yǔ）理想幾何參數相符合的程度。它們之（zhī）間的差異稱為加（jiā）工誤差。加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，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方法（fǎ）

 

1、減小機床誤差（chà）

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精（jīng）度的滾動（dòng）軸承；

 

②采用（yòng）高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓（yā）軸承。

 

2）應提高與軸（zhóu）承相配件的精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸（zhóu）頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精（jīng）度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤（wù）差補償（cháng）或相（xiàng）抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間隙（xì）；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使（shǐ）主（zhǔ）軸回轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係（xì）統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺（chǐ）寸—調整刀（dāo）具的吃刀量（liàng）—走刀（dāo）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（yòng）於單件小批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先（xiān）調整好機床、夾具、工件和刀具的（de）相對位（wèi）置（zhì）獲得所需尺寸。此法生產率（lǜ）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段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈（liàn）傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度（dù）高；

 

（2）采用降速傳動，是保證傳動精度的重（chóng）要（yào）原則，且越接（jiē）近末端的傳動副，其傳（chuán）動比應越（yuè）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（lì）變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係統中（zhōng）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應合理選擇基礎件、支撐件的結（jié）構和截（jié）麵形（xíng）狀。

 

2）提高連接表麵（miàn）的接觸剛度

 

①提高（gāo）機床部件中零件間結合（hé）麵的質量（liàng）；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高（gāo）工件定位基準（zhǔn）麵的精度（dù）和減（jiǎn）小它的表麵粗糙（cāo）度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位（wèi）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，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、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小（xiǎo）工藝係統熱變形

 

（1）采用（yòng）合理的（de）機床部件結構及裝配基準（zhǔn）

 

1）采用熱對稱結構——在變速（sù）箱中，將（jiāng）軸、軸承、傳動齒輪等（děng）對稱布置（zhì），可使箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變（biàn）形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離（lí）熱源

 

1）采用較（jiào）小的切削用量；

 

2）零件精度（dù）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、絲杆螺母副、高速（sù）運動（dòng）的（de）導軌副（fù）等不能分離的熱（rè）源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發（fā）熱或用隔熱材（cái）料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱（rè）措（cuò）施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加（jiā）速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近似（sì）的刀刃輪廓或近似的傳動（dòng）關（guān）係進（jìn）行（háng）加工而產生的（de）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，加工漸開線齒輪用的齒輪（lún）滾刀，為使滾刀製造方便（biàn），采（cǎi）用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本（běn）蝸杆代替漸開線（xiàn）基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又（yòu）如車削模數（shù）蝸杆時，由於蝸（wō）杆的螺距等於蝸（wō）輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一（yī）個無理（lǐ）數，但是車床的配換齒輪的齒數是有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時（shí）隻能將π化為近（jìn）似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對（duì）於工（gōng）件成形運動（螺旋運（yùn）動）的不準確（què），造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采（cǎi）用近似加（jiā）工，在理論誤差可以（yǐ）滿（mǎn）足加（jiā）工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸（cùn）公差），來提高生產率（lǜ）和經濟性。

 

2、調（diào）整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整不準（zhǔn）確而產生的（de）誤差。

 

3、夾（jiá）具的製（zhì）造（zào）誤差和磨損

 

夾具的誤差主要（yào）指：

 

（1）定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體（tǐ）等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種（zhǒng）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（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝（zhuāng）誤（wù）差和磨損。主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）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動（dòng）件實際運動方（fāng）向與理想運動方向的符合程度。主（zhǔ）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（duì）主軸回（huí）轉軸線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（guǐ）導向精度對切削加工的影響

 

主要（yào）考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差（chà）敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方（fāng）向，垂直（zhí）方向引起的導向誤差產生的加工誤差（chà）可以（yǐ）忽略；鏜削（xuē）加工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（fāng）向為垂直方向，床身導軌（guǐ）在垂直平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤（wù）差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回轉（zhuǎn）軸線對（duì）於理想回轉軸線的漂移。主（zhǔ）要包括主（zhǔ）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（duì）加工精度的影響：

 

①加工圓柱（zhù）麵時無影（yǐng）響；

 

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（miàn）度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期（qī）誤差（chà）。

 

2）主軸徑向圓跳動對加（jiā）工精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差（chà）表現為其實際軸線在（zài）y軸坐標方（fāng）向上作簡諧（xié）直線運動，鏜床鏜（táng）出的孔為橢圓形孔，圓（yuán）度誤差為徑向圓跳動幅值；而車（chē）床車出（chū）的孔沒什（shí）麽影（yǐng）響；

 

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

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度（dù）的影（yǐng）響：

 

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

 

②幾何軸線在（zài）某一平麵內作（zuò）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（zhóu）向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸（zhóu）線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件（jiàn）之間的相對（duì）運動（dòng）誤（wù）差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在切（qiē）削力、夾緊（jǐn）力、重力和慣性力等作（zuò）用下會產生變形，從而破壞了已調整好的（de）工藝係統各組成（chéng）部分的相互位置關係，導致加工誤差的（de）產生，並影響加工過程的穩定性。主（zhǔ）要考（kǎo）慮機床變形、工件（jiàn）變形（xíng）以及工藝係統的總變（biàn）形。

 

（1）切削力對加（jiā）工精度的（de）影響

 

隻考慮機床變（biàn）形，對加工軸（zhóu）類零件來講（jiǎng），機床受力變形使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形（xíng），即（jí）產生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件（jiàn）變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對（duì）加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形（xíng），加工後工件的形狀與加工的軸類零件（jiàn）相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影（yǐng）響

 

工件裝夾時，由於（yú）工（gōng）件剛度較低或夾緊（jǐn）力著力點不當，使工件產生相應的變形，造成的加工誤（wù）差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工（gōng）精度的影響根據刀具的種類（lèi）不同（tóng）而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、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寸精度。

 

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

 

（3）展成（chéng）刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃（rèn）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（qí）製造精度對（duì）加工精度無直接影響，但刀具易磨損（sǔn）。

 

7、加（jiā）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（rú）果存在（zài）與零件（jiàn）定位麵或定位孔位置就會影響零件（jiàn）加工精度，對於高精度加工，一些細小（xiǎo）到目視不到（dào）的金屬屑都會影響到精度。這個影響（xiǎng）因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕（jué），往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱（rè））或（huò）外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受（shòu）熱而發生變形，從而影（yǐng）響加工精度。在大型工件（jiàn）加（jiā）工和精密加工中， 工藝係統熱（rè）變形引起的加工誤差占加（jiā）工總（zǒng）誤差（chà）的40%-70%。

 

工件熱變形對加工（gōng）金的的影響包括工件均勻受熱和（hé）工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘（cán）餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生（shēng）的殘餘應力；

 

（2）冷校（xiào）直（zhí）帶來（lái）的（de）殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。