​數控機床加工（gōng）精度常用的（de）基本知（zhī）識

　　

加（jiā）工精度主要用於生產產品程度，加工精度（dù）與加工（gōng）誤差（chà）都是評價加工表麵幾何參（cān）數的術語。加（jiā）工精度用公差（chà）等級衡（héng）量，等級值越小，其精度越高；加（jiā）工誤差用數值表示，數值（zhí）越大，其誤差越大。加工精（jīng）度高，就是（shì）加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中（zhōng）IT01表示的話該零件加（jiā）工精（jīng）度（dù）最高（gāo）的，IT18表示（shì）的話該（gāi）零（líng）件加（jiā）工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任（rèn）何（hé）加工方法所得到的實際參數都不會（huì）絕對準確，從（cóng）零件的功能看，隻要（yào）加工誤差在零件（jiàn）圖要求的公（gōng）差範圍內，就（jiù）認為保證（zhèng）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，零（líng）件加工質量包含零（líng）件加工精度和（hé）表麵（miàn）質量兩（liǎng）大部（bù）分。

 

機械加工精度是指（zhǐ）零件加（jiā）工後的（de）實際幾何參數（尺寸（cùn）、形狀（zhuàng）和位置）與理想幾何參數相符合的（de）程度。它們之間的差異稱為加工誤（wù）差。加工誤差的大小反映了加工精度的高（gāo）低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越（yuè）高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機（jī）床誤差（chà）

 

（1）提高主軸（zhóu）部件的製（zhì）造精度

 

1）應提高軸承（chéng）的回（huí）轉精度 ：

 

①選（xuǎn）用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承（chéng）；

 

③采用高（gāo）精度的靜壓軸承。

 

2）應提（tí）高與軸（zhóu）承相配件的精（jīng）度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加（jiā）工精度；

 

②提高與軸承相配合（hé）表麵的加工（gōng）精度；

 

③測（cè）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（zhóu）承（chéng）適當預緊

 

①可消（xiāo）除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體（tǐ）誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映（yìng）到工件（jiàn）上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切法（fǎ）調整

 

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

 

（2）調整法

 

通過預先調整（zhěng）好機（jī）床、夾（jiá）具、工件和（hé）刀具的相對位置獲得所需尺（chǐ）寸。此法生產率高，主（zhǔ）要（yào）用於大批大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重（chóng）新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

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

 

（2）采用降（jiàng）速（sù）傳動，是（shì）保證傳動精度的重要原則，且越接近末端的傳動副（fù），其傳動比應越小；

 

（3）末端件精（jīng）度應高於其（qí）他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力（lì）變形

 

（1）提高係統的（de）剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接（jiē）麵（miàn）的數目；

 

②防止有（yǒu）局（jú）部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇（zé）基礎（chǔ）件、支撐件的結構和截麵形（xíng）狀。

 

2）提高（gāo）連接表麵（miàn）的接觸剛度（dù）

 

①提高機床部件中零件間結合（hé）麵的質量；

 

②給機床部件以預（yù）加載荷；

 

③提高工件定（dìng）位基（jī）準麵的精度和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）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削用量，以減小切（qiē）削力；

 

2）毛胚分組，盡量使（shǐ）調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘（cán）餘應力（lì）

 

（1）增加消除（chú）內應（yīng）力的熱處理（lǐ）工序；

 

（2）合理安排工（gōng）藝過程。

 

7、減小工藝係統熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構（gòu）——在（zài）變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升（shēng）均勻，箱（xiāng）體變形減小；

 

2）合理選擇機（jī）床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切（qiē）削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加（jiā）工工（gōng）序分開；

 

3）盡可能將熱源從機（jī）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（de）導軌副等不能分離的（de）熱源，從（cóng）結（jié）構、潤（rùn）滑等方麵改善其（qí）摩擦特性，減少發熱（rè）或用（yòng）隔熱材（cái）料；

 

5）采（cǎi）用強製（zhì）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

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差（chà）的原因（yīn）

 

1、加工原理誤差（chà）

 

加工原理誤差是指采用了近（jìn）似的刀刃輪（lún）廓（kuò）或近似的傳動關（guān）係進行加工而產生的誤差。加工原理誤差多（duō）出現於螺（luó）紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造方便（biàn），采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本蝸杆代替漸開線（xiàn）基本（běn）蝸杆，使齒輪（lún）漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數（shù）蝸杆（gǎn）時，由於（yú）蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（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有限的，選擇配換齒輪（lún）時隻能將π化為（wéi）近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件成形運（yùn）動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中（zhōng），一般采用近似加工，在理論誤差可以（yǐ）滿足加工精（jīng）度要求的前提下（xià）（《=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（wù）差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損

 

夾具（jù）的誤差主要指：

 

（1）定（dìng）位元（yuán）件、刀具導向元件、分度機構、夾具體（tǐ）等的製造誤差；

 

（2）夾具裝配後，以（yǐ）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（biǎo）麵的磨（mó）損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是（shì）指機床的（de）製造誤差、安裝誤差和（hé）磨損。主要包括機（jī）床導軌導向誤差、機床主軸回轉（zhuǎn）誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

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

 

① 導軌在水（shuǐ）平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（dù）（扭曲）；

 

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內（nèi）和垂直麵內的平行度誤差或垂直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要（yào）考慮導軌誤差（chà）引起刀具與工件在誤差敏（mǐn）感方向的相對位移。車削加工時誤差敏（mǐn）感方向為水平方（fāng）向，垂直方向引起的導向誤差產（chǎn）生的加工誤差可以忽略；鏜削加（jiā）工時誤（wù）差敏感方向隨刀具回轉（zhuǎn）而變化；刨削加工時誤（wù）差敏感方向為垂直方向，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（hé）平麵度誤差。

 

（2）機（jī）床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實（shí）際回轉軸線對於理想（xiǎng）回轉軸線的漂移。主要包括（kuò）主（zhǔ）軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸（zhóu）幾何（hé）軸線傾角（jiǎo）擺動。

 

1）主軸端麵圓（yuán）跳動（dòng）對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵（miàn）時無（wú）影響；

 

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

 

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺（luó）距（jù）周期誤（wù）差。

 

2）主軸徑向圓（yuán）跳動（dòng）對加工精度的影（yǐng）響：

 

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

 

②若主軸幾何軸線作偏（piān）心運動，無論車、鏜都能（néng）得到一個半徑為刀尖到（dào）平均軸線距離的圓。

 

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線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截（jié）麵看（kàn）相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸向（xiàng）看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某（mǒu）一平麵內作擺動，從（cóng）各截麵看相（xiàng）當於實際軸線在一平麵內作簡諧直線運動，而從軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的（de）疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機（jī）床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝（yì）係統（tǒng）受力變形

 

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，從而（ér）破壞了已調整好（hǎo）的工藝係統（tǒng）各（gè）組成部分的相互位置關係，導致加（jiā）工誤差（chà）的產生（shēng），並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及（jí）工藝係統的總變（biàn）形。

 

（1）切削力對加工精度的（de）影響（xiǎng）

 

隻考慮機床變（biàn）形，對加（jiā）工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變（biàn）形使加工後工件呈兩端細、中（zhōng）間粗的鼓形。而對加工孔類零（líng）件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的（de）形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力（lì）對加工精度的影響

 

工件裝夾時（shí），由於（yú）工件剛（gāng）度較低或夾緊力著力點不（bú）當，使工（gōng）件產生相（xiàng）應（yīng）的變形（xíng），造（zào）成（chéng）的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差（chà）對加工精度的影響根據（jù）刀具的種類（lèi）不同而異。

 

（1）定（dìng）尺寸刀具（如（rú）鑽頭、鉸刀（dāo）、鍵（jiàn）槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

 

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

 

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

 

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

 

7、加（jiā）工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件定（dìng）位麵或定位（wèi）孔位置就（jiù）會影響零件加工精度，對於高精（jīng）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（sù）會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕（jué），往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱（rè）變形

 

在加工過程中（zhōng），由（yóu）於內部熱源（yuán）（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射（shè））產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度（dù）。在大型（xíng）工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的加工（gōng）誤差占加工（gōng）總（zǒng）誤差的（de）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（jun1）勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應（yīng）力

 

殘（cán）餘應力的產生（shēng）：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘（cán）餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘（cán）餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。