​數控機床（chuáng）加工精度常（cháng）用的基（jī）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（jí）值越小，其精度越高；加工誤差用數值（zhí）表（biǎo）示，數值越大，其誤（wù）差越大。加工精度高，就（jiù）是加工誤差小（xiǎo），反之亦然。公差等級從（cóng）IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個（gè），其中IT01表示的話該零件加工精（jīng）度最高的，IT18表示的話該（gāi）零件加（jiā）工精度是最低的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精（jīng）度（dù）中等（děng）級別。

 

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

 

機器的質量取（qǔ）決於零件的加工質量和機（jī）器的裝配質量，零件加工質量包（bāo）含（hán）零件加工精度（dù）和表麵質量兩大部分。

 

機械（xiè）加工精度是（shì）指零件加工後的實際幾何參（cān）數（尺寸、形（xíng）狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差（chà）異稱為（wéi）加工誤差。加工誤（wù）差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工（gōng）精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差

 

（1）提高主軸（zhóu）部件的製造精（jīng）度

 

1）應提高軸承的回轉（zhuǎn）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（gāo）精度的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的（de）精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承（chéng）相配合（hé）表麵的加工精度；

 

③測量（liàng）及調（diào）節（jiē）相應（yīng）件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相（xiàng）抵消。

 

（2）對滾（gǔn）動（dòng）軸（zhóu）承適當預緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸（zhóu）回轉精（jīng）度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（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，如此反複直（zhí）至達到所（suǒ）需尺（chǐ）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、工件和刀具的相對位置獲（huò）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（zài）刀具（jù）尺寸磨損達到急（jí）劇磨損階段（duàn）前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采（cǎi）用降（jiàng）速傳動，是保證傳動精度的（de）重要原則，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（gāo）於其他傳動（dòng）件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的（de）結構設計

 

①盡量減少連接麵的數（shù）目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接（jiē）觸剛（gāng）度

 

①提高機（jī）床部件中零件間結合麵的質量；

 

②給機床部（bù）件以預加載（zǎi）荷；

 

③提（tí）高（gāo）工件定位基準麵的（de）精度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采用合（hé）理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理（lǐ）選擇刀具幾何參數和（hé）切削用量，以減小切削（xuē）力；

 

2）毛胚分組，盡量使調（diào）整中毛胚加工餘量（liàng）均（jun1）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）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

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

 

2）合理選擇機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱（rè）和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零（líng）件精度要（yào）求高時，將粗精加工工序分（fèn）開（kāi）；

 

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，從結構、潤滑等方麵改善（shàn）其摩（mó）擦特性，減（jiǎn）少發熱或用隔（gé）熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水（shuǐ）冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達（dá）到傳熱平衡

 

（3）控製（zhì）環境（jìng）溫度

 

二、加工（gōng）精度誤差的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差（chà）是指采用了近似（sì）的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差（chà）。加工原理誤差（chà）多（duō）出現於螺紋、齒輪、複雜曲（qǔ）麵（miàn）加（jiā）工中。

 

例如，加工（gōng）漸開線（xiàn）齒輪用的齒（chǐ）輪滾刀，為使滾刀製造（zào）方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆（gǎn）代替漸開（kāi）線基本蝸杆，使齒輪漸開（kāi）線齒形產生（shēng）了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的（de）周節（即 mπ），其中（zhōng） m是模數，而π是一個無理數，但是（shì）車床的（de）配換（huàn）齒輪的齒數是（shì）有限的，選擇配換齒輪時隻能（néng）將π化為近（jìn）似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

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

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是指由（yóu）於調整不準（zhǔn）確而產生的誤差（chà）。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向元（yuán）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（jiān）的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵（miàn）的（de）磨（mó）損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的（de）製造誤差、安（ān）裝誤差和磨（mó）損。主要包（bāo）括機床導（dǎo）軌導向誤差、機床（chuáng）主軸（zhóu）回轉誤差、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（fù）運（yùn）動件（jiàn）實際運動方向與理想運（yùn）動方向的符合程度。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（dǎo）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（wù）差或垂（chuí）直度誤差。

 

2）導軌導向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在（zài）誤差敏感方向（xiàng）的相對位移。車削加工時（shí）誤差敏感方向為水平方向，垂直（zhí）方向（xiàng）引（yǐn）起的導向誤差產生的（de）加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回（huí）轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向（xiàng），床身導軌在垂直（zhí）平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機（jī）床主軸回轉誤差是指實際回轉軸（zhóu）線對於理想回轉軸線（xiàn）的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何（hé）軸線傾角（jiǎo）擺（bǎi）動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工（gōng）精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤（wù）差或（huò）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（wù）差表現（xiàn）為其實際軸線（xiàn）在y軸坐標（biāo）方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出的（de）孔為橢圓形孔（kǒng），圓度誤差為徑向圓跳動幅（fú）值；而（ér）車床車出（chū）的孔沒什麽影（yǐng）響；

 

②若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離的圓。

 

3）主軸幾何軸線傾角（jiǎo）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（zhuī）角的圓錐軌跡，從（cóng）各截麵看相（xiàng）當於幾何軸心繞平（píng）均軸心作偏心運動，而從軸（zhóu）向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸（zhóu）線在某一平麵內（nèi）作擺動，從各（gè）截麵看相當於實（shí）際軸線在一平麵內（nèi）作簡諧直線運（yùn）動，而從（cóng）軸向看各處跳動幅值不同；

 

③實（shí）際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩（liǎng）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（mò）兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係（xì）統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會（huì）產生變（biàn）形，從而破壞了已（yǐ）調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致（zhì）加工誤差的產（chǎn）生（shēng），並影響加工過程的（de）穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總變（biàn）形。

 

（1）切削力對加工精度的影響（xiǎng）

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使（shǐ）加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形，即產生圓柱度誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對（duì）加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的（de）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（xiàng）反。

 

（2）夾緊力對加工（gōng）精（jīng）度的影響

 

工件裝（zhuāng）夾時，由（yóu）於工件剛度較低或夾緊力（lì）著力點不當，使工件（jiàn）產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的（de）製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精（jīng）度的影響根據刀（dāo）具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（如鑽（zuàn）頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精（jīng）度直接影響工（gōng）件的尺寸精度。

 

（2）成型刀（dāo）具（如（rú）成型（xíng）車刀、成型銑刀、成型砂輪等（děng））的形狀精度將直接影響工件的（de）形狀（zhuàng）精度。

 

（3）展成刀具（jù）（如齒輪滾刀、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（yī）般刀具（如（rú）車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環（huán）境影響

 

加工現場往往（wǎng）有（yǒu）許（xǔ）多細小金屬屑（xiè），這些金屬屑如果存在與零件定位（wèi）麵或定位孔位置就會影響（xiǎng）零件加工精度（dù），對於高精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑都會（huì）影響到精度。這個影響因（yīn）素會被識別出來但並無十（shí）分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（yuán）（切削熱、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（ér）發生變形，從（cóng）而（ér）影響加工精度。在大型工件加工和（hé）精（jīng）密加工中， 工藝係統熱變形（xíng）引起的加（jiā）工誤差占加工總誤差的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（gōng）件不均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造（zào）和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應（yīng）力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。