數控機床（chuáng）加工（gōng）精（jīng）度常用的基本知識

　　

 

 

 

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（shù）語。加工（gōng）精度用公差等級衡量，等級值越小（xiǎo），其精度越高（gāo）；加工誤差用（yòng）數值表示，數值越大，其誤差越大（dà）。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。公差等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共（gòng）有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高（gāo）的，IT18表示（shì）的（de）話該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等（děng）級（jí）別。

 

任何加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，隻要加工誤差在零件（jiàn）圖要求的公差範圍內，就認為（wéi）保（bǎo）證了加工精（jīng）度（dù）。

 

機器的質量取決於（yú）零件的加工質量和機器的裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和表（biǎo）麵質量（liàng）兩大部分。

 

機械加（jiā）工精度是指（zhǐ）零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀和位置）與（yǔ）理想幾何參（cān）數相符合的程度。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（jīng）度的高低。誤差越大（dà）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、減小機床誤差

 

（1）提高主軸部（bù）件的（de）製造精（jīng）度

 

1）應提高軸承的回轉精（jīng）度 ：

 

①選用高精度的（de）滾動軸承（chéng）；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸（zhóu）承相配件的精度：

 

①提高箱體支（zhī）撐孔、主軸軸頸的（de）加工精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

③測量及調節（jiē）相應件（jiàn）的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾（gǔn）動軸承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增（zēng）加軸承剛度；

 

③均（jun1）化滾動體誤差。

 

（3）使主軸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（tōng）過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量—走刀（dāo）切（qiē）削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批生產。

 

（2）調（diào）整法

 

通過預先（xiān）調整好機床（chuáng）、夾具、工（gōng）件和刀具（jù）的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高，主要（yào）用於大批大量生產。

 

3、減小刀具（jù）磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差（chà）

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速（sù）傳動，是保（bǎo）證傳動精度的重要原則，且越接近末（mò）端（duān）的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精度（dù）應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

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

 

1）合理的結構設（shè）計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有局部低剛（gāng）度環節出現；

 

③應合（hé）理選擇基礎件、支撐件（jiàn）的（de）結構和截（jié）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（jié）合麵的質量；

 

②給（gěi）機床部件（jiàn）以預加載荷；

 

③提高工（gōng）件定（dìng）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（jiá）和定位（wèi）方（fāng）式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具（jù）幾何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工（gōng）餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱（rè）處理工序；

 

（2）合（hé）理（lǐ）安排工藝過程。

 

7、減小工（gōng）藝係統熱變形（xíng）

 

（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）——在變速箱中，將軸、軸（zhóu）承、傳動齒輪等（děng）對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選（xuǎn）擇機（jī）床零部（bù）件的（de）裝配基準。

 

（2）減少熱源的發（fā）熱和（hé）隔離熱源

 

1）采用（yòng）較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少（shǎo）機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲（sī）杆螺母副、高速運（yùn）動的導軌副等不（bú）能分離的熱源，從結構、潤（rùn）滑（huá）等方麵改善（shàn）其摩擦特性，減少發熱（rè）或（huò）用隔熱材（cái）料；

 

5）采用強製式風冷、水（shuǐ）冷（lěng）等散（sàn）熱措施（shī）。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環境溫度

 

二、加工精度誤差的（de）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輪廓或近（jìn）似的傳動關係進行加工而產生的（de）誤差。加工原理誤差多出現於螺紋（wén）、齒（chǐ）輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加（jiā）工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為（wéi）使（shǐ）滾刀製造方便，采用（yòng）了阿基米德基本蝸杆或法向直（zhí）廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪（lún）漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但（dàn）是（shì）車床的配（pèi）換齒輪的齒數是有限（xiàn）的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分（fèn）數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工（gōng）件成形運動（螺旋運動）的（de）不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要（yào）求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來（lái）提高生產率和經濟性。

 

2、調（diào）整誤差

 

機床（chuáng）的調整誤差是指由於調（diào）整（zhěng）不準確而產（chǎn）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（wèi）元件、刀（dāo）具導向元件、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（wù）差；

 

（3）夾具在使用過（guò）程中工作表麵的磨損。

 

4、機床誤差（chà）

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損（sǔn）。主要包（bāo）括機床導軌導向誤差、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理想（xiǎng）運動方向的符（fú）合程度。主要（yào）包括：

 

① 導軌在（zài）水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度（dù）Δz（彎曲）；

 

②前後（hòu）兩導軌的平行度（dù）（扭曲）；

 

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

 

2）導軌（guǐ）導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起（qǐ）刀（dāo）具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向，垂直方向（xiàng）引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜（táng）削加工時誤差敏感方向隨刀（dāo）具（jù）回轉而變化（huà）；刨削加工時誤差（chà）敏（mǐn）感方向為（wéi）垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引（yǐn）起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差

 

機床主軸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（miàn）圓跳動、主軸徑向圓跳動（dòng）、主軸幾何軸線傾角擺動（dòng）。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

 

①加（jiā）工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂（chuí）直（zhí）度誤差或端麵平麵（miàn）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（yǐng）響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差（chà）表現為其實際軸線在y軸坐標（biāo）方向上作簡諧直（zhí）線運動，鏜床鏜出的孔為橢（tuǒ）圓形孔，圓度誤差為徑向圓（yuán）跳（tiào）動幅值；而（ér）車床車（chē）出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無論車、鏜都（dōu）能得到一個半徑為刀尖到平（píng）均（jun1）軸（zhóu）線距離的圓。

 

3）主軸幾（jǐ）何（hé）軸線（xiàn）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，從各截麵看相當於（yú）幾何軸心繞平均軸心作偏（piān）心運動，而從軸向（xiàng）看各處偏心值不同；

 

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

 

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為（wéi）上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈（liàn）的傳動誤差

 

機床（chuáng）傳（chuán）動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首（shǒu）末兩端傳動元件之（zhī）間的相（xiàng）對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下（xià）會產生變形，從而破壞了已調整好的（de）工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工（gōng）過程的穩定性。主要考（kǎo）慮機床變形、工件變形以及（jí）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（chuáng）變形，對加工軸類零件來講，機（jī）床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細（xì）的鞍形，即產生圓（yuán）柱度誤差（chà）。隻考慮工件變（biàn）形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工（gōng）後工件呈兩端細、中間粗（cū）的鼓形。而（ér）對加（jiā）工孔（kǒng）類零件來講，單（dān）獨考（kǎo）慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與加工的（de）軸類（lèi）零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精（jīng）度的影響

 

工件裝夾時，由於工件剛（gāng）度（dù）較低或（huò）夾緊力著力點不當，使（shǐ）工件產生相應的變形，造成的加工誤差（chà）。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤（wù）差對加工精度的（de）影響根據刀具的（de）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（xiǎng）工（gōng）件的尺寸精度。

 

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

 

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

 

（4）一般（bān）刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度（dù）無直接影響，但刀具（jù）易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

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位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度，對（duì）於（yú）高精度加工，一些細小到目視（shì）不到的金屬屑都（dōu）會影響到（dào）精度。這個（gè）影響因素會被識別出來（lái）但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作（zuò）員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中（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）產熱使工藝係統受熱而發生變（biàn）形，從（cóng）而影響加工（gōng）精度。在大型工件加（jiā）工和精密加工中， 工藝係統熱變形引起的（de）加（jiā）工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形（xíng）對（duì）加工金的的影響包括工件均勻受熱和（hé）工件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘（cán）餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶（dài）來的殘餘應力；

 

（3）切（qiē）削加工帶來的殘餘應力。