數控機床加工精（jīng）度（dù）常用的基本知識（shí）

　　

 

 

 

加工精度主要用於生產產品程度，加工精（jīng）度與加工誤差都（dōu）是評價加工（gōng）表麵幾何參數（shù）的術語。加工精度用公差等級衡（héng）量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示（shì），數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反（fǎn）之亦然。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（gōng）精度最高的，IT18表示的話該零件（jiàn）加工精度（dù）是（shì）最低的 ，一般上（shàng）IT7、IT8是加（jiā）工精度中等級別（bié）。

 

任（rèn）何加工方法所得到的實際參數都不會絕對（duì）準確，從零件的功能看，隻（zhī）要加工誤差在零件圖要求的（de）公差範圍內，就認為保證了加（jiā）工（gōng）精度。

 

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

 

機械加工精度是指零件（jiàn）加工後（hòu）的實際（jì）幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之（zhī）間的差異稱（chēng）為（wéi）加工誤（wù）差。加工誤差（chà）的大小反映了加工精（jīng）度的（de）高低。誤差越大（dà）加工精度越低，誤差越小加工（gōng）精度越高（gāo）。

 

一、加（jiā）工精度的（de）調整方法

 

1、減小機床誤（wù）差

 

（1）提高主軸部件的製（zhì）造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用（yòng）高精度（dù）的滾動軸承；

 

②采用高（gāo）精度的多油鍥（qiè）動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應（yīng）提高與軸承相配件的（de）精度：

 

①提高（gāo）箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度（dù）；

 

②提（tí）高（gāo）與軸承相配合表麵（miàn）的加工精度；

 

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

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可（kě）消除（chú）間隙；

 

②增加軸承剛（gāng）度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精（jīng）度不反映到（dào）工件上。

 

2、對（duì）工藝係（xì）統進行調整

 

（1）試（shì）切法調（diào）整（zhěng）

 

通（tōng）過試（shì）切—測量尺寸—調整刀（dāo）具的吃（chī）刀量（liàng）—走刀切削—再試切，如此反複直至（zhì）達到所需尺寸。此（cǐ）法生產效率（lǜ）低（dī），主要用於單件小批生產。

 

（2）調整（zhěng）法

 

通過預先調整好機床、夾具、工（gōng）件和刀具的相對位置（zhì）獲得所需尺寸（cùn）。此法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損（sǔn）

 

在刀具（jù）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（jiàn）數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減（jiǎn）小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的（de）剛（gāng）度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛（gāng）度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防（fáng）止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理（lǐ）選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提（tí）高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的質量（liàng）；

 

②給機（jī）床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位（wèi）基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及（jí）其變化

 

1）合（hé）理選擇刀具幾（jǐ）何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚（pēi）分組，盡量使調整（zhěng）中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘（cán）餘應力

 

（1）增加消除內應力（lì）的（de）熱（rè）處（chù）理工序；

 

（2）合理（lǐ）安排工（gōng）藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采（cǎi）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、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）合理選擇機床零部件（jiàn）的裝配基準。

 

（2）減少（shǎo）熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采（cǎi）用（yòng）較小的（de）切削用量；

 

2）零件精度要求（qiú）高時，將粗精加工（gōng）工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離（lí）出去，減少機（jī）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（rè）源，從結構、潤滑等方麵改（gǎi）善其摩擦（cā）特性，減少（shǎo）發（fā）熱或用（yòng）隔熱材料；

 

5）采用強（qiáng）製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫（wēn）度場（chǎng）

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度（dù）

 

二、加工精（jīng）度誤差的原因（yīn）

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃（rèn）輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加工原理誤差多出現於螺紋、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（dāo），為使滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸（wō）杆或法向直（zhí）廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒形產生（shēng）了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周（zhōu）節（即 mπ），其中 m是模數（shù），而π是一（yī）個（gè）無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是有限的，選（xuǎn）擇配換齒（chǐ）輪（lún）時隻能將（jiāng）π化（huà）為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀（dāo）具（jù）對於（yú）工（gōng）件成形運動（螺旋運動）的不（bú）準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一（yī）般采用近似（sì）加工，在（zài）理論誤差可以滿足加工（gōng）精度（dù）要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指由於調整不準確（què）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、刀具導向元件（jiàn）、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工（gōng）作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使（shǐ）用過程中工作（zuò）表（biǎo）麵的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。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（liàn）的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導（dǎo）向誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實（shí）際運動方向與理想運動方向的符合程（chéng）度。主要包括：

 

① 導軌（guǐ）在水平（píng）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（dǎo）軌對主軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差或垂直（zhí）度（dù）誤差。

 

2）導（dǎo）軌導向精度對切削加工（gōng）的影響

 

主要考（kǎo）慮導軌誤差引起（qǐ）刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車（chē）削加（jiā）工時誤（wù）差敏感方向為水平方向，垂直（zhí）方向引起（qǐ）的導向誤（wù）差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感（gǎn）方向（xiàng）隨刀具回轉而（ér）變化；刨削加工時誤差敏感方（fāng）向為垂直方向，床身導軌在（zài）垂直平麵內的（de）直線度引起加工表麵直（zhí）線度和平麵度誤差（chà）。

 

（2）機床主軸（zhóu）回轉誤差

 

機床主（zhǔ）軸回轉誤（wù）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、主軸徑向圓跳動（dòng）、主（zhǔ）軸幾何軸線傾（qīng）角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳（tiào）動對加工（gōng）精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無（wú）影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵（miàn）軸線垂直度誤差（chà）或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺距周期（qī）誤差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差表現為（wéi）其實際軸線在y軸坐標方向上（shàng）作簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔（kǒng），圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車（chē）出的孔沒什麽影響；

 

②若（ruò）主軸幾何軸線作偏心運動，無論車（chē）、鏜都能（néng）得到一（yī）個半徑為（wéi）刀尖到平均軸線距離的（de）圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角（jiǎo）擺動對加工精度的影響：

 

①幾何（hé）軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的（de）圓錐軌跡，從各（gè）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幾何軸線在某一平麵內作擺（bǎi）動，從各截麵看相當於實際軸線在（zài）一平麵內作簡諧直線運動，而從軸向（xiàng）看各處跳動幅值不同（tóng）；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上（shàng）述兩種的疊（dié）加。

 

（3）機床（chuáng）傳動鏈的傳動（dòng）誤差

 

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

 

5、工（gōng）藝係統受力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊（jǐn）力、重（chóng）力和慣（guàn）性力等作用下會（huì）產生變形，從而破（pò）壞了已（yǐ）調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤差（chà）的產（chǎn）生，並影響（xiǎng）加（jiā）工過程的穩定性。主要考（kǎo）慮機床變形、工件（jiàn）變形（xíng）以及工藝係統的（de）總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形（xíng），對加工軸類零件來講，機床（chuáng）受力變形使加工（gōng）工件呈兩（liǎng）端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變（biàn）形，對加（jiā）工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工（gōng）件呈兩（liǎng）端細、中間粗的（de）鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床（chuáng）或工件的變形，加工後工件（jiàn）的形狀與加工的軸類（lèi）零件相反（fǎn）。

 

（2）夾緊力對加（jiā）工精度的影響

 

工件裝夾（jiá）時，由於工件剛度較低或夾緊力著力（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（de）製造（zào）誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類（lèi）不同而異。

 

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

 

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

 

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

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製造精度（dù）對加工精度無直接影響，但刀具易磨損（sǔn）。

 

7、加工現場環（huán）境影響

 

加工現場往往有許多細小（xiǎo）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（jīng）度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位（wèi）的（de）方法（fǎ）來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工（gōng）過程中（zhōng），由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝係統（tǒng）受熱而發生變形，從而影響（xiǎng）加工精（jīng）度。在大型工件（jiàn）加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形（xíng）對加工金的的影響包括工件均（jun1）勻受熱和工件不均勻受（shòu）熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的（de）產生：

 

（1）毛（máo）胚製造和熱處理（lǐ）過（guò）程（chéng）中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校（xiào）直（zhí）帶來（lái）的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。