​數控機（jī）床加工精度（dù）常（cháng）用的基本知識

　　

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。加工精度用公差等級衡量，等級值（zhí）越小，其精度越高（gāo）；加工誤差用數值（zhí）表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工（gōng）誤差小（xiǎo），反之亦然。公差等級從（cóng）IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個（gè），其中IT01表示的（de）話該零件加工精度（dù）最高（gāo）的（de），IT18表示的話該零件加（jiā）工（gōng）精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加（jiā）工方法所得到的實際參數都不會絕對準確，從零件的功（gōng）能看，隻要加工誤差在零（líng）件圖（tú）要求的公差範圍內，就認為保證了加工精度。

 

機器的質量取決於零件的加工質量和機器的裝配質量（liàng），零（líng）件加工質量包含零件加工精度和表（biǎo）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（chéng）度。它們（men）之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差（chà）越大加（jiā）工精度越（yuè）低，誤差越小加工精度越高（gāo）。

 

一、加工（gōng）精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主（zhǔ）軸部件的製造精（jīng）度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用（yòng）高精度的滾動軸承；

 

②采用（yòng）高精度的（de）多（duō）油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜（jìng）壓軸承。

 

2）應提高與軸承相（xiàng）配件的精度：

 

①提高（gāo）箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的（de）加工精度（dù）；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差（chà）補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消（xiāo）除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸（zhóu）回轉精度不反（fǎn）映（yìng）到（dào）工（gōng）件上。

 

2、對工藝係統進（jìn）行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的（de）吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至達（dá）到所需尺寸。此法生產效率低，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、工件和刀具（jù）的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減小（xiǎo）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（dòng）鏈傳動誤（wù）差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝（yì）係統的受（shòu）力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是（shì）提高（gāo）工藝係（xì）統中薄弱環節的剛度

 

1）合（hé）理的結（jié）構設計

 

①盡量減少連接麵（miàn）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（de）結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的（de）接觸剛度

 

①提高機床部件中零（líng）件間結合麵的質量；

 

②給機（jī）床部件以（yǐ）預（yù）加載荷；

 

③提高工件定位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（shì）

 

（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量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡（jìn）量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減（jiǎn）少殘（cán）餘應力（lì）

 

（1）增加消除內（nèi）應力的熱（rè）處理工序；

 

（2）合理安排（pái）工（gōng）藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理（lǐ）的機床部件結構及裝配基準

 

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（bì）溫（wēn）升（shēng）均勻，箱體變形減小；

 

2）合（hé）理選擇機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源（yuán）

 

1）采用較小（xiǎo）的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分（fèn）開；

 

3）盡可（kě）能將熱源（yuán）從（cóng）機床（chuáng）分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺（luó）母副（fù）、高速運動（dòng）的導軌副等不能分離的熱源，從結構（gòu）、潤滑等方（fāng）麵改善其摩擦特性，減少發熱或（huò）用隔熱材料；

 

5）采（cǎi）用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到（dào）傳熱（rè）平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加（jiā）工精度誤差的原（yuán）因

 

1、加工原理（lǐ）誤差

 

加工原（yuán）理（lǐ）誤差是指采用了近似的刀刃輪（lún）廓或近似的（de）傳動關係進行加工而產生的誤差。加工原（yuán）理誤差多（duō）出現於螺紋（wén）、齒輪、複雜（zá）曲麵（miàn）加工中。

 

例如，加工漸（jiàn）開線齒輪用（yòng）的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便，采用了阿基（jī）米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代（dài）替漸開線基本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒形產生了誤差。又（yòu）如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的（de）螺距（jù）等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一（yī）個（gè）無（wú）理數，但是車床的配換齒輪的（de）齒數是有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似（sì）的分數值（π =3.1415）計算，這就（jiù）將引起刀具對於工件成形運（yùn）動（螺（luó）旋運（yùn）動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工（gōng）中，一般采（cǎi）用近（jìn）似加工，在（zài）理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（shēng）產率和經濟（jì）性。

 

2、調（diào）整誤差

 

機床的（de）調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製（zhì）造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要（yào）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

 

機床誤差是指機床的製造誤（wù）差、安裝誤差和磨損。主要（yào）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（guǐ）導向誤（wù）差

 

1）導軌（guǐ）導向精度——導軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的符（fú）合程度。主要（yào）包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直（zhí）線度Δz（彎（wān）曲）；

 

②前後兩導軌（guǐ）的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主（zhǔ）軸（zhóu）回轉軸線（xiàn）在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差（chà）或垂直度誤差。

 

2）導軌（guǐ）導向精度對切削加工的影響

 

主（zhǔ）要考慮導軌誤差引起刀具與工（gōng）件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感（gǎn）方（fāng）向為水平方（fāng）向，垂直方向（xiàng）引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽（hū）略；鏜削加工時誤差敏感方（fāng）向隨（suí）刀具回轉而變化；刨（páo）削加工時誤（wù）差敏感方向為垂（chuí）直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度（dù）引起加工表麵直線度和平麵度誤差（chà）。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主（zhǔ）軸回轉誤差是指實（shí）際回轉軸線對於理（lǐ）想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端麵（miàn）圓跳動、主軸徑向（xiàng）圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓（yuán）跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜（táng）端麵時將產生（shēng）端麵與圓（yuán）柱麵軸線垂直度誤差或端麵平麵度（dù）誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤（wù）差。

 

2）主（zhǔ）軸徑向圓跳（tiào）動對加工精（jīng）度的影響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表（biǎo）現為其實際軸線（xiàn）在y軸坐（zuò）標方（fāng）向上作簡諧直線（xiàn）運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔（kǒng），圓度（dù）誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔（kǒng）沒什麽影響；

 

②若主軸幾（jǐ）何軸線作偏（piān）心（xīn）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（de）圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工（gōng）精度（dù）的影響：

 

①幾何軸線相對於（yú）平均（jun1）軸線在空間成一定錐（zhuī）角的圓錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸（zhóu）心作偏心運（yùn）動，而從軸向看各（gè）處偏心（xīn）值不同；

 

②幾何軸線（xiàn）在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實（shí）際軸線在一平（píng）麵內作簡諧直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同（tóng）；

 

③實際（jì）上主軸幾何軸線的傾角擺動為（wéi）上述兩種（zhǒng）的（de）疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳（chuán）動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤（wù）差是指傳（chuán）動鏈中（zhōng）首末兩端傳動元（yuán）件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝（yì）係統受（shòu）力（lì）變（biàn）形

 

工藝係統在切削力、夾緊（jǐn）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（de）工藝（yì）係（xì）統（tǒng）各組（zǔ）成部分的相互（hù）位（wèi）置關係，導致加工誤（wù）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（jiàn）變形以及工藝係統的（de）總變（biàn）形。

 

（1）切削力對加工精度的影響（xiǎng）

 

隻（zhī）考慮機床變（biàn）形，對（duì）加（jiā）工軸類零件來講（jiǎng），機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤（wù）差。隻考（kǎo）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、中間粗（cū）的鼓形。而對（duì）加工孔類零件（jiàn）來講，單獨考慮機床（chuáng）或工件的變（biàn）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（de）影響

 

工件裝夾時（shí），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（biàn）形，造（zào）成的加工誤差。

 

6、刀具的（de）製（zhì）造誤差和磨損

 

刀（dāo）具（jù）誤差對加工精度的影響根據刀具（jù）的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（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（cùn）精度。

 

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

 

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

 

（4）一般刀（dāo）具（如車刀、鏜（táng）刀（dāo）、銑刀），其製（zhì）造（zào）精度對加工精度無直接影響，但刀具易（yì）磨損。

 

7、加工現場環境影響（xiǎng）

 

加（jiā）工現場（chǎng）往往有許多細小（xiǎo）金屬屑，這些金屬屑如果存在與（yǔ）零（líng）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度。這個影響因素會被識別出來但（dàn）並無十分（fèn）到位的方法來杜絕，往往對操作員的（de）作業手法依（yī）賴很高。

 

8、工（gōng）藝係統的熱變形

 

在加（jiā）工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外（wài）部熱源（環境溫度、熱（rè）輻射（shè））產（chǎn）熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加（jiā）工精（jīng）度。在大型（xíng）工件加工和精密加工中， 工藝係統熱（rè）變形引起的加工誤差占加工總（zǒng）誤差（chà）的（de）40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響（xiǎng）包括（kuò）工件均勻受熱和工件不均勻（yún）受熱（rè）兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應（yīng）力的產生：

 

（1）毛胚（pēi）製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來（lái）的殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應（yīng）力。