數（shù）控（kòng）機床加工精度常用的基本（běn）知識

　　

 

 

 

加工（gōng）精度主要用於生產產品（pǐn）程度，加工精度（dù）與加工誤（wù）差都是評價加工（gōng）表麵幾（jǐ）何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級（jí）值越小，其精度（dù）越高；加工誤（wù）差用數值表示，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（chà）等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話（huà）該零件加工精度最高的，IT18表（biǎo）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（fǎ）所得到的實際參數（shù）都不會絕對準確，從零件（jiàn）的（de）功（gōng）能看（kàn），隻要加工誤差在零（líng）件圖要求的公差（chà）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（gōng）質量和機器的裝配質量，零（líng）件加工質量（liàng）包含零件加工精度和表麵質量兩（liǎng）大（dà）部分。

 

機械加工精度是（shì）指零（líng）件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀（zhuàng）和位置）與理（lǐ）想幾何參數相符合的程度。它們之（zhī）間的差異（yì）稱為加（jiā）工誤差。加工誤差的大（dà）小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度（dù）越低，誤（wù）差越小加工精度越（yuè）高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機（jī）床誤差

 

（1）提高主軸部件的製造（zào）精度（dù）

 

1）應提高軸承（chéng）的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸（zhóu）承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精（jīng）度的靜壓（yā）軸（zhóu）承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱（xiāng）體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配（pèi）合表麵的加工精度；

 

③測量及（jí）調節相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（kě）消除間隙；

 

②增（zēng）加軸（zhóu）承剛度（dù）；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主（zhǔ）軸回轉（zhuǎn）精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行調整（zhěng）

 

（1）試切法調（diào）整

 

通過試切—測量（liàng）尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反複直至（zhì）達到所（suǒ）需尺寸。此法生產效率低，主要用於（yú）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（cǐ）法生產率高，主要用（yòng）於大批大量生產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損（sǔn）

 

在刀具尺寸磨損達到（dào）急劇磨損階段前就必須重新磨刀（dāo）。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動（dòng）件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采（cǎi）用降速傳動，是（shì）保證傳動精度的重要原則（zé），且越接近（jìn）末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

 

5、減小工（gōng）藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛（gāng）度，特別（bié）是提高工藝係統中薄弱（ruò）環節的剛度

 

1）合理的結構設計（jì）

 

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、支撐件的結構（gòu）和截麵形狀。

 

2）提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；

 

②給機床（chuáng）部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基準麵的精度和（hé）減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的（de）裝夾和定位方式

 

（2）減（jiǎn）小載荷及其變化

 

1）合（hé）理選擇刀具（jù）幾何（hé）參數和切（qiē）削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加（jiā）工餘量（liàng）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、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機（jī）床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱（rè）對稱結構（gòu）——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪（lún）等對稱布置，可（kě）使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理（lǐ）選擇（zé）機床零部件（jiàn）的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱（rè）源

 

1）采用較小的（de）切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡（jìn）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、高速運動的導軌副等不能分離的熱源，從（cóng）結構、潤滑等方麵改善其（qí）摩擦特（tè）性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采（cǎi）用強製式風冷、水冷等散（sàn）熱措施。

 

（1）均衡溫度（dù）場

 

（2）加速（sù）達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫（wēn）度

 

二、加工精度誤差的原因

 

1、加（jiā）工原理誤差

 

加（jiā）工原理誤差是（shì）指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生（shēng）的（de）誤差。加（jiā）工原理誤差多出現（xiàn）於螺紋、齒輪、複雜（zá）曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾（gǔn）刀製造（zào）方便（biàn），采用（yòng）了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸（wō）杆代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形（xíng）產生了誤差。又如車（chē）削模數蝸杆時，由於蝸（wō）杆的螺距等（děng）於蝸輪的周節（jiē）（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是（shì）有限的，選擇配換齒輪時隻能將π化（huà）為近似的分數值（zhí）（π =3.1415）計（jì）算，這就將（jiāng）引起刀具對於工件（jiàn）成（chéng）形運動（螺旋（xuán）運動）的不準（zhǔn）確，造成螺（luó）距（jù）誤差。

 

在加工（gōng）中，一般采用近似加工，在（zài）理論（lùn）誤差可以滿足加工精度要求的（de）前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產（chǎn）率和經濟性（xìng）。

 

2、調整誤差

 

機床的調（diào）整誤差是指由於調整不準確而產生的誤（wù）差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具（jù）的誤差主（zhǔ）要指：

 

（1）定位（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等（děng）的（de）製造誤差（chà）；

 

（2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺寸（cùn）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（wù）差是指機床的製造（zào）誤（wù）差（chà）、安裝誤差和磨損。主要包括（kuò）機床導軌導向誤差、機床主（zhǔ）軸回轉（zhuǎn）誤差、機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向（xiàng）誤差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際（jì）運動方向與理（lǐ）想運動（dòng）方向的符合程度。主要包括：

 

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（qǔ））；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸（zhóu）回轉（zhuǎn）軸線在水平麵內和（hé）垂直麵內的平行度誤（wù）差或垂直度誤（wù）差（chà）。

 

2）導軌導向精度對切削（xuē）加（jiā）工（gōng）的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏（mǐn）感方向的相對位移。車削加工時（shí）誤差敏感（gǎn）方（fāng）向為（wéi）水平方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工（gōng）誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為（wéi）垂直方向（xiàng），床身導（dǎo）軌在垂直平麵內（nèi）的直線度引起加工表麵直線度和平麵度（dù）誤差（chà）。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差（chà）是指實際回轉軸（zhóu）線對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳（tiào）動（dòng）、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動（dòng）。

 

1）主（zhǔ）軸（zhóu）端麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

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

 

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的影響：

 

①若徑向回轉誤差表（biǎo）現為其實（shí）際軸線在y軸坐標（biāo）方向上作（zuò）簡諧直線運（yùn）動，鏜床（chuáng）鏜出的孔（kǒng）為橢圓形（xíng）孔（kǒng），圓度（dù）誤差為徑向圓跳動幅值；而車床（chuáng）車出的孔沒什麽（me）影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心（xīn）運動，無論車（chē）、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距離（lí）的圓。

 

3）主軸幾何軸線（xiàn）傾（qīng）角擺動對（duì）加工精度的影響（xiǎng）：

 

①幾何軸（zhóu）線相對於（yú）平均軸線在（zài）空間成一定（dìng）錐（zhuī）角的圓（yuán）錐軌跡，從各截麵看相當於幾何軸（zhóu）心（xīn）繞平均（jun1）軸心作偏心運動，而從軸向看各（gè）處偏心值不同（tóng）；

 

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

 

③實際上主軸幾（jǐ）何軸線的傾角擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳（chuán）動誤差

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端（duān）傳動元件之間的相對（duì）運動（dòng）誤差。

 

5、工藝係統受力（lì）變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用（yòng）下會產生變形（xíng），從而破壞了已調整（zhěng）好的工藝（yì）係統各組成部分（fèn）的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過（guò）程的穩定（dìng）性。主（zhǔ）要考慮機床變形、工件（jiàn）變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零（líng）件來講，機床受力變形使加工工件呈兩（liǎng）端粗、中間細的鞍（ān）形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工（gōng）軸類零件來講，工件受力（lì）變形使加工後工件（jiàn）呈兩端細、中間（jiān）粗的鼓形。而對（duì）加（jiā）工孔類零件來（lái）講，單獨考慮機床或工件的變形，加（jiā）工後工件的形狀與（yǔ）加工的軸類（lèi）零件相（xiàng）反。

 

（2）夾緊力對加工（gōng）精度的（de）影響

 

工件裝夾時，由於工件剛度較低或夾緊力著力點不當，使工（gōng）件產生相應的變形，造成的加工（gōng）誤差。

 

6、刀具的製造（zào）誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度（dù）的影響根據刀具的種類（lèi）不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽（cáo）銑（xǐ）刀及圓拉刀（dāo）等）的（de）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（xíng）銑刀（dāo）、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響工件的形（xíng）狀（zhuàng）精度。

 

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

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑（xǐ）刀），其製造精度對加工精度無直（zhí）接影響，但刀（dāo）具易磨損。

 

7、加工現（xiàn）場（chǎng）環境影響

 

加（jiā）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（xiē）細小到目視（shì）不到的金（jīn）屬屑都（dōu）會（huì）影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工（gōng）藝係統的（de）熱變形

 

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

 

工件熱變形對加工金（jīn）的的影響包括工件均勻（yún）受（shòu）熱和工件不均勻（yún）受（shòu）熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產（chǎn）生：

 

（1）毛（máo）胚（pēi）製造和熱處理過程中產（chǎn）生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶（dài）來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。