數控（kòng）機床（chuáng）加工精度常用的（de）基（jī）本知（zhī）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（shù）的術語。加工精（jīng）度用公差等級衡量（liàng），等級值越小，其精度越高；加工（gōng）誤差用數值表示，數值越（yuè）大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反（fǎn）之亦（yì）然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度（dù）最高的，IT18表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。

 

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準（zhǔn）確，從零件的（de）功能看，隻（zhī）要（yào）加工誤差在零件圖（tú）要求的公差範圍內（nèi），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，零件加工質量包含（hán）零件加工（gōng）精度和表麵質量兩大部分。

 

機（jī）械（xiè）加工精度是指（zhǐ）零件（jiàn）加工後的實（shí）際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相（xiàng）符合的程（chéng）度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大（dà）小反映了（le）加工精度的高（gāo）低。誤差越大加工精度越低，誤（wù）差（chà）越小（xiǎo）加工精度越高（gāo）。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機（jī）床誤差

 

（1）提（tí）高主軸部件（jiàn）的製（zhì）造（zào）精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的（de）滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥（qiè）動壓軸承；

 

③采（cǎi）用高（gāo）精度的（de）靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相配件的精度（dù）：

 

①提高（gāo）箱體支（zhī）撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸承相配合（hé）表麵的加工精度；

 

③測量及調（diào）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（dāng）預（yù）緊

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工（gōng）件（jiàn）上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切（qiē）法調（diào）整

 

通過試切—測量尺寸—調整刀具的吃刀量（liàng）—走刀切削—再試切，如此反複直至達到所（suǒ）需尺寸（cùn）。此（cǐ）法生產效率低，主要用於單件（jiàn）小批生產（chǎn）。

 

（2）調整法

 

通過預先調整好機床（chuáng）、夾（jiá）具、工件和刀具的相對（duì）位置獲得所需尺寸。此法生產率（lǜ）高，主要用於大批大量生產。

 

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新磨刀。

 

4、減少傳動鏈（liàn）傳動（dòng）誤差

 

（1）傳動件數少，傳動（dòng）鏈短，傳（chuán）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，其傳動比應越小；

 

（3）末（mò）端件精度應（yīng）高於其他傳動件。

 

5、減（jiǎn）小工藝係統的（de）受力變形

 

（1）提高（gāo）係統的剛度，特別（bié）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）麵的（de）數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現（xiàn）；

 

③應合（hé）理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度（dù）

 

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（jiàn）定位基準麵的精度和減小（xiǎo）它的表麵（miàn）粗糙度值。

 

3）采用（yòng）合理的裝（zhuāng）夾和（hé）定位方式

 

（2）減小載荷及其變化

 

1）合理選（xuǎn）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（liàng）使調整中毛胚加工（gōng）餘量均（jun1）勻。

 

6、減少殘餘（yú）應力（lì）

 

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

 

（2）合理安排工（gōng）藝過程。

 

7、減小工藝係（xì）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（duì）稱結構——在（zài）變（biàn）速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱（xiāng）壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選擇（zé）機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔（gé）離熱源

 

1）采用較小的切削（xuē）用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工（gōng）工序（xù）分開；

 

3）盡可能將熱源從機床（chuáng）分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對（duì）主軸軸承、絲杆螺母副、高（gāo）速運動的導軌副等不能分離的熱源，從（cóng）結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發熱或用（yòng）隔（gé）熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措（cuò）施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平（píng）衡

 

（3）控製（zhì）環境溫度（dù）

 

二、加工（gōng）精度誤差（chà）的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差（chà）是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係（xì）進行加工而產生的（de）誤差（chà）。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜（zá）曲（qǔ）麵（miàn）加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒（chǐ）輪滾刀，為使滾刀製造（zào）方便，采用了（le）阿基（jī）米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基（jī）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（yú）蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（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（lún）的齒數是有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計（jì）算，這就將引起刀（dāo）具對於工（gōng）件成形（xíng）運動（螺旋運動（dòng））的不準確，造成螺距誤（wù）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求的前（qián）提下（《=10%-15%尺寸（cùn）公差），來提高（gāo）生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床（chuáng）的調整誤差是指由於調整（zhěng）不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元（yuán）件（jiàn）、刀（dāo）具導向（xiàng）元件（jiàn）、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾（jiá）具裝配後，以上各種元件工（gōng）作麵間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在（zài）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差、安裝誤差和磨損（sǔn）。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差（chà）、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導（dǎo）向（xiàng）精度——導軌副（fù）運動件實際運動方向與理想運動方向的符合程（chéng）度。主要包（bāo）括：

 

① 導軌在水平麵內直線（xiàn）度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭（niǔ）曲）；

 

③ 導軌對主（zhǔ）軸回（huí）轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差或垂（chuí）直（zhí）度誤差。

 

2）導軌導向精度（dù）對切削（xuē）加（jiā）工的影響

 

主要考慮導軌（guǐ）誤（wù）差引起刀具與工件在誤（wù）差敏（mǐn）感方向的相對位移。車削加工（gōng）時誤差敏感方向為（wéi）水平方（fāng）向，垂直方向引起的導向誤差產（chǎn）生的加（jiā）工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差（chà）敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直（zhí）方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵（miàn）直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸（zhóu）回轉誤差是指實（shí）際回轉軸線（xiàn）對於理想回轉軸線的（de）漂移。主要包括主軸（zhóu）端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端（duān）麵圓跳（tiào）動對加工（gōng）精度的影（yǐng）響：

 

①加（jiā）工圓柱麵時（shí）無（wú）影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱麵軸線垂直度誤差或端麵平麵度（dù）誤差；

 

③加工螺紋時（shí），將產生螺距周（zhōu）期誤（wù）差。

 

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

 

①若徑向（xiàng）回轉誤差表現為其實際軸線（xiàn）在y軸（zhóu）坐標方向上作簡諧直（zhí）線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形（xíng）孔，圓度誤差（chà）為（wéi）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心運動，無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到（dào）平均軸線距離的圓。

 

3）主（zhǔ）軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動對加工精（jīng）度（dù）的影響：

 

①幾何軸（zhóu）線相對於平均軸線在空（kōng）間成一定錐角的圓錐軌（guǐ）跡，從各（gè）截麵看相當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心作偏（piān）心運動，而從軸向看各（gè）處偏心值不同；

 

②幾何軸線在（zài）某一平麵內作擺動，從各（gè）截麵看相當於實際軸線在一（yī）平麵內作簡諧直線運動（dòng），而從軸（zhóu）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疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

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

 

5、工藝係統受力變形

 

工藝係統（tǒng）在（zài）切削力、夾緊力、重力和慣性力等作（zuò）用下會產生變形（xíng），從而破壞了已調整好的工藝係（xì）統各組成（chéng）部分的（de）相互位置關係，導致加工（gōng）誤差的產生，並影響（xiǎng）加工過程的穩定性。主要考慮機（jī）床變形、工件變（biàn）形（xíng）以及工藝係統的總（zǒng）變形。

 

（1）切（qiē）削力對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來（lái）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（yuán）柱度誤差。隻（zhī）考慮工件變形，對加（jiā）工軸類（lèi）零件來講，工件受力變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類（lèi）零件（jiàn）來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工（gōng）件的形狀與加工的（de）軸類（lèi）零（líng）件相反。

 

（2）夾（jiá）緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾時，由於工件剛度較低或夾緊力（lì）著力點不（bú）當，使（shǐ）工件產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的（de）製造誤差和（hé）磨損（sǔn）

 

刀具誤（wù）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（xǐ）刀及（jí）圓拉刀等）的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度（dù）。

 

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

 

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

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀（dāo）），其製（zhì）造（zào）精度對加工精度（dù）無直接影響，但（dàn）刀（dāo）具（jù）易磨損。

 

7、加工現場（chǎng）環境影響

 

加工現場往往有許多細（xì）小（xiǎo）金屬屑，這些金屬屑如果存在（zài）與零件定位麵或定位孔位置就（jiù）會影（yǐng）響零件加工精度，對於高精度加工，一些細（xì）小到（dào）目視不到的（de）金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會（huì）被（bèi）識別出（chū）來但並無十（shí）分到（dào）位的方法（fǎ）來杜絕，往（wǎng）往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在加工過程中，由（yóu）於內部（bù）熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射）產熱使（shǐ）工藝係（xì）統受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精（jīng）密加工中， 工（gōng）藝係統熱變形引起的加工誤差占加（jiā）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（máo）胚製造和熱處理（lǐ）過程中產生的殘餘應力（lì）；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶（dài）來的（de）殘（cán）餘應力。