數控（kòng）機床加工精度常用的基本知識

　　

加工精度主要用於生產產品程度，加工（gōng）精度與加工誤差都是評價加工（gōng）表麵幾何（hé）參數的術語。加工（gōng）精度用（yòng）公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值（zhí）表示，數（shù）值越大，其誤差（chà）越大。加工精度高（gāo），就是（shì）加工誤差小，反之亦然（rán）。公差等級從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表示的話該零件加工精度是最低的（de） ，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（cān）數都不會絕（jué）對準確，從零件的功（gōng）能看，隻要加工誤差在零件圖（tú）要求的公差範圍（wéi）內（nèi），就認為保（bǎo）證了加工（gōng）精度（dù）。

 

機器的質量取決於（yú）零件的加工（gōng）質量和機器（qì）的裝配質量，零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）指零件加工後的實際幾何（hé）參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為（wéi）加工誤差。加工誤差的大小（xiǎo）反映了（le）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（gāo）。

 

一、加工精度的調整方法（fǎ）

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的（de）滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸（zhóu）承。

 

2）應提高與軸（zhóu）承相配件的精度：

 

①提高（gāo）箱（xiāng）體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表（biǎo）麵的加工精度（dù）；

 

③測量及調節相（xiàng）應件的徑向跳動範圍，使誤差補（bǔ）償或相抵消。

 

（2）對滾動（dòng）軸承（chéng）適當預緊（jǐn）

 

①可消除間（jiān）隙；

 

②增加軸承剛（gāng）度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不（bú）反映到（dào）工件上。

 

2、對（duì）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（qiē）削—再試切，如此反複直至達到所（suǒ）需尺寸（cùn）。此法生產（chǎn）效率低，主要用於單件小（xiǎo）批生產。

 

（2）調整法

 

通過預先（xiān）調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要（yào）用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨（mó）損（sǔn）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（shù）少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高；

 

（2）采用降速傳動，是保證傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動（dòng）副（fù），其傳動比應越小；

 

（3）末端件（jiàn）精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受（shòu）力變形

 

（1）提高係統的剛度，特（tè）別是提高（gāo）工（gōng）藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的（de）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（huán）節出現（xiàn）；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的（de）結構和截（jié）麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提（tí）高機床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載（zǎi）荷；

 

③提高工件定位基準麵（miàn）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（jí）其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用（yòng）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（jiǎn）少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱（rè）處理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝係統熱（rè）變形

 

（1）采用合理的機床部（bù）件結構及裝配（pèi）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（shǐ）箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小（xiǎo）；

 

2）合（hé）理選擇（zé）機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（jiào）小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時（shí），將粗精加（jiā）工工序分（fèn）開；

 

3）盡可能將熱（rè）源從機床分離出去，減少機床熱變形（xíng）；

 

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

 

5）采用強製式風冷、水冷（lěng）等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳（chuán）熱平衡（héng）

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度（dù）誤差的原因

 

1、加工（gōng）原理誤差

 

加工原理（lǐ）誤差是指采用了近似的刀刃（rèn）輪廓或近似（sì）的（de）傳動關係進行加工而產生的誤差。加（jiā）工原（yuán）理誤差多出現於螺紋（wén）、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，采用了阿基米德基本蝸杆或法（fǎ）向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等（děng）於蝸輪的（de）周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個（gè）無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是有限（xiàn）的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（zhí）（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采（cǎi）用近似加工，在（zài）理論誤（wù）差（chà）可以滿足加工精度要求的前提下（xià）（《=10%-15%尺寸公差），來提（tí）高生產率和經濟性。

 

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、夾具的製造誤差和磨（mó）損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導（dǎo）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（yuán）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（mó）損。

 

4、機床誤差（chà）

 

機床誤差是（shì）指機床的製造誤差、安裝誤（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（wù）差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副（fù）運動件實際運動方向與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和垂直麵內的直線度（dù）Δz（彎曲）；

 

②前（qián）後兩導軌的平行（háng）度（扭曲）；

 

③ 導軌（guǐ）對主（zhǔ）軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內（nèi）的平行度（dù）誤差（chà）或垂直度誤差。

 

2）導軌導（dǎo）向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差（chà）引起刀具與工件在誤差敏感方（fāng）向的相對位移。車（chē）削加（jiā）工時（shí）誤差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導向（xiàng）誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時（shí）誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時（shí）誤差敏感方向（xiàng）為垂直方（fāng）向，床（chuáng）身導軌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（zhóu）回轉誤差

 

機（jī）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移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸（zhóu）徑向圓跳（tiào）動、主軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓（yuán）跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無（wú）影響；

 

②車、鏜端麵時將（jiāng）產生端麵與圓柱麵軸（zhóu）線垂直度誤差或端麵（miàn）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（dù）的影（yǐng）響：

 

①若（ruò）徑向回轉（zhuǎn）誤（wù）差表現為其（qí）實際軸線在y軸坐標方向（xiàng）上作簡諧直線運動，鏜床鏜（táng）出的（de）孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳（tiào）動幅（fú）值；而車（chē）床車出的（de）孔沒什麽（me）影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論（lùn）車、鏜（táng）都能得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（dòng）對加工精度的影響：

 

①幾何軸線相對於平均軸線在空間（jiān）成一定錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相（xiàng）當於幾何軸心（xīn）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（hé）軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實際軸線在一平麵（miàn）內作簡諧直（zhí）線運動，而從軸向看各處跳動幅值不（bú）同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩（liǎng）種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動（dòng）鏈的（de）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（chà）。

 

5、工藝係統受力變形

 

工（gōng）藝係統在（zài）切（qiē）削力、夾緊力、重力和慣性力等作用（yòng）下會產（chǎn）生變形，從而破壞了已調（diào）整好（hǎo）的工（gōng）藝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（xíng）以及工（gōng）藝係統的總變形。

 

（1）切（qiē）削力對加工精度（dù）的影響

 

隻考（kǎo）慮機床（chuáng）變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩（liǎng）端（duān）粗、中間細的鞍形，即（jí）產生圓柱度誤差。隻考慮工（gōng）件變形，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（xì）、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮（lǜ）機床或工件（jiàn）的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類（lèi）零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾時，由於工件剛度（dù）較低（dī）或夾緊力著力（lì）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（hé）磨損

 

刀具誤差對加工精度的影（yǐng）響根據刀具的種類（lèi）不同而異（yì）。

 

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

 

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

 

（3）展成刀具（jù）（如（rú）齒輪滾刀、花鍵滾（gǔn）刀、插（chā）齒刀具等）的刀刃（rèn）形狀誤差會影響加工表麵的形狀精度。

 

（4）一（yī）般刀具（如車刀、鏜（táng）刀、銑（xǐ）刀），其製造精度（dù）對加工精度無直接影響，但（dàn）刀具易磨損。

 

7、加工現場環境（jìng）影響

 

加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（líng）件定位（wèi）麵（miàn）或定位孔位置就會影響零件加工精（jīng）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（zhè）個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往（wǎng）對操作員的作業（yè）手法依賴很高（gāo）。

 

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（mó）擦（cā）熱）或外（wài）部熱源（環境（jìng）溫度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形（xíng），從而影響加工精度。在大型（xíng）工件加工（gōng）和精密加（jiā）工中， 工藝係統熱變形引起的加工（gōng）誤差占加工總誤差（chà）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

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力（lì）；

 

（3）切削加工（gōng）帶來的殘餘應力。