​數控機床加工精度常用的基本知識

加工精度（dù）主要（yào）用於生產產品程度，加工精度與（yǔ）加工誤差都是評價加（jiā）工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數值越（yuè）大（dà），其誤差越大。加工精度高（gāo），就是加工誤差小，反之亦（yì）然。公差等級（jí）從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個（gè），其中IT01表示的話該（gāi）零件加工精度最高（gāo）的，IT18表示的話該零件加工精度是（shì）最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度（dù）中等級別。

任何加工方法所得到的（de）實際參數都不會絕對準確，從（cóng）零件的功能看，隻要（yào）加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就（jiù）認為（wéi）保（bǎo）證了加工精度。

機（jī）器的質量取決於零件的加工質量和（hé）機器的裝配質量，零件（jiàn）加工質量包含零件加工精度和表麵（miàn）質量兩大（dà）部分。

機械加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置（zhì））與理想幾（jǐ）何參（cān）數相（xiàng）符合的（de）程度。它們之間的差（chà）異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加（jiā）工精度（dù）的高低。誤差越大加工（gōng）精度（dù）越低，誤差（chà）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

（1）提（tí）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（gāo）精度的滾動軸承；

②采用高精度的多油鍥動壓（yā）軸（zhóu）承；

③采用高精度的靜壓軸承。

2）應提高與（yǔ）軸承相配件的精度（dù）：

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度（dù）；

②提高（gāo）與軸承相配合表麵的加工精度；

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

（2）對滾動軸承適當預緊

①可消除間（jiān）隙（xì）；

②增加軸承剛（gāng）度；

③均化滾動體（tǐ）誤差。

（3）使主軸（zhóu）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

通過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如（rú）此反複（fù）直至達到所需尺寸。此法生（shēng）產效率低，主要用於單件小批生產。

（2）調整法（fǎ）

通過預先（xiān）調整好機床（chuáng）、夾具、工件（jiàn）和（hé）刀具的相對位置獲得所需尺寸（cùn）。此法生產率高，主要用於大（dà）批大量生產。

3、減小刀具磨（mó）損

在刀具尺寸磨損達（dá）到急劇磨損階段前就（jiù）必須重（chóng）新磨刀。

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差

（1）傳動件數少，傳動（dòng）鏈短（duǎn），傳動精（jīng）度高；

（2）采用降速傳（chuán）動，是保證傳動精度的重要（yào）原則，且越接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

（3）末（mò）端件精度應高於其他傳動件（jiàn）。

5、減小工藝係統的受力變形

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

1）合理的結構設（shè）計

①盡量減少連接（jiē）麵的數目；

②防止有（yǒu）局部低剛度環（huán）節出現；

③應合理選擇基礎（chǔ）件、支（zhī）撐件的結（jié）構（gòu）和截（jié）麵形狀。

2）提高連（lián）接（jiē）表麵的接觸剛度

①提高機床部件中零件（jiàn）間結合麵的質量；

②給機床部件以預加載荷；

③提（tí）高工件定位基準麵的精度（dù）和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

3）采用合理的裝夾和（hé）定位方式

（2）減小（xiǎo）載荷及其（qí）變化

1）合理選擇刀（dāo）具幾何參數和切削用量，以減小切（qiē）削力；

2）毛胚（pēi）分組，盡量使調整中毛（máo）胚加工餘量均勻（yún）。

6、減少殘餘應力

（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、減小工藝係統熱變形

（1）采用合理的（de）機床部（bù）件結構及裝配基準（zhǔn）

1）采用熱對稱結構——在變速箱（xiāng）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（zhuāng）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（jiāng）粗精加工工序分開；

3）盡可能將熱源從機床分離出（chū）去（qù），減少機（jī）床熱變形；

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

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速達到傳熱平衡（héng）

（3）控製環境溫度

二、加（jiā）工精（jīng）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的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工（gōng）而產生（shēng）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（rú），加（jiā）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（ā）基米德基本蝸杆或法向直廓基（jī）本蝸杆代替漸開（kāi）線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生了誤（wù）差。又如車削模數蝸杆（gǎn）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（yī）個無理數，但是車床的配（pèi）換齒（chǐ）輪（lún）的齒數是有限的，選擇配換（huàn）齒輪時隻（zhī）能將（jiāng）π化（huà）為近似的分數值（π =3.1415）計（jì）算，這就將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（zài）加工中，一般采（cǎi）用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要求（qiú）的前提下（《=10%-15%尺寸（cùn）公差），來提高生產率和（hé）經濟（jì）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、夾具的製造（zào）誤（wù）差和磨損

夾具的誤差主要指：

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

（2）夾具裝配後，以上各種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麵的磨損。

4、機床誤差

機（jī）床誤差是指機床的製造誤差、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（dòng）鏈的傳動誤差。

（1）機床導軌導向誤差

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際（jì）運動方向與理想（xiǎng）運動方向的符合程（chéng）度（dù）。主要（yào）包括：

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

②前後兩導軌（guǐ）的平行度（扭曲）；

③ 導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度誤差（chà）。

2）導軌（guǐ）導向精度（dù）對切削加工的影（yǐng）響

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車（chē）削加工時誤差敏感方向為水平方向，垂直方向引起的導向誤差（chà）產生（shēng）的加工誤差可以忽略；鏜（táng）削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（chuí）直方向（xiàng），床（chuáng）身導軌在（zài）垂直平麵內（nèi）的（de）直線度引（yǐn）起加工表（biǎo）麵直線度和平麵度誤差。

（2）機床主（zhǔ）軸回轉誤差

機床（chuáng）主軸（zhóu）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（yào）包括主軸端麵圓跳動、主（zhǔ）軸徑向圓跳（tiào）動、主軸幾（jǐ）何（hé）軸線傾角擺動。

1）主軸端麵圓跳動對加工精（jīng）度的影響：

①加工圓柱（zhù）麵時無影響；

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

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差（chà）。

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

①若（ruò）徑向回轉誤差表現為其實（shí）際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出的孔為（wéi）橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓（yuán）跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽（me）影響；

②若（ruò）主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距（jù）離的圓。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響：

①幾何軸線相對於平均軸（zhóu）線（xiàn）在空間成一定錐角的（de）圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均（jun1）軸心作（zuò）偏心運（yùn）動，而從軸向看各處偏心值不同（tóng）；

②幾何軸線在某（mǒu）一平（píng）麵內作擺動，從各（gè）截麵看相當於（yú）實（shí）際軸線在一（yī）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（jì）上主軸幾何軸線的傾角擺動（dòng）為上述兩（liǎng）種（zhǒng）的（de）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（dòng）鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動（dòng）誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝係統在切（qiē）削力、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係統各組成部分的相互位（wèi）置（zhì）關係，導致加工誤差的（de）產生，並影響（xiǎng）加工過程的（de）穩定性。主（zhǔ）要（yào）考慮機床（chuáng）變形、工件變形以及工藝係統的總變形。

（1）切削力對加工精度（dù）的影響

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍（ān）形，即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類（lèi）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。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

（2）夾緊力對加工精度的影響

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

6、刀具的製造誤差（chà）和磨損

刀具（jù）誤差對加工精度的（de）影響根據刀具的種類不同而異（yì）。

（1）定（dìng）尺寸刀具（如鑽頭、鉸（jiǎo）刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響（xiǎng）工件的尺寸精度。

（2）成型刀具（如（rú）成型車刀、成型銑刀、成型（xíng）砂輪等）的（de）形狀精度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）齒刀具等）的刀刃形狀誤差會影響加工表麵（miàn）的形狀精度。

（4）一般（bān）刀具（jù）（如車刀、鏜刀（dāo）、銑刀），其製造（zào）精度對（duì）加（jiā）工精度無直（zhí）接影響，但刀具易磨損（sǔn）。

7、加工現場環境影響

加工（gōng）現場往往有許多（duō）細小金屬屑，這些（xiē）金屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔位置就會影（yǐng）響零件加工精度，對於高精度加工，一些（xiē）細小到目視（shì）不到的金屬屑都會影響到精度（dù）。這個影（yǐng）響因素會被識（shí）別出來但並無十分到位的方法來杜絕（jué），往往（wǎng）對操作員的作業手法依（yī）賴很高。

8、工藝係統的熱變形（xíng）

在加工過程中，由（yóu）於內部（bù）熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使工（gōng）藝係統受熱（rè）而發生（shēng）變形，從而影響加工精度。在大型工（gōng）件加工和精（jīng）密加工中， 工（gōng）藝（yì）係統熱變形引起的加工誤差占加（jiā）工總誤差的40%-70%。

工件熱變形（xíng）對加工金的（de）的影響包括工件（jiàn）均勻受熱（rè）和工件不均勻受熱兩（liǎng）種。

9、工件內部（bù）的殘餘應力

殘餘應力（lì）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（lái）的殘（cán）餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。