數控機床加工精度常用（yòng）的基本知識

　　

 

 

 

加工精（jīng）度主要用於生產產品程度，加工精度與加工誤差都是（shì）評（píng）價加工表麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表（biǎo）示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之（zhī）亦然。公差等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一（yī）共有20個（gè），其（qí）中IT01表示的話該零件（jiàn）加（jiā）工精度最高的，IT18表示的話該零件加（jiā）工精度是最低的 ，一般上（shàng）IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工（gōng）方法所（suǒ）得到的（de）實際（jì）參（cān）數都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖要求的公差範圍內，就認為保證了（le）加工精度。

 

機（jī）器的（de）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）零件加工精度（dù）和表麵質量兩大部分（fèn）。

 

機械加工精度是指（zhǐ）零件（jiàn）加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相（xiàng）符合（hé）的程度。它們之間（jiān）的差異稱為加工誤差。加工誤差的大（dà）小反映了加工（gōng）精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度（dù）越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減（jiǎn）小機床誤差

 

（1）提高主軸（zhóu）部件的製造精度

 

1）應提高軸承的（de）回（huí）轉精度 ：

 

①選用高精度（dù）的滾動軸承；

 

②采用高（gāo）精度的多油鍥動壓（yā）軸承；

 

③采用高精度（dù）的靜壓軸承。

 

2）應提高與軸承相（xiàng）配件的精度：

 

①提（tí）高箱（xiāng）體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；

 

②提高與軸（zhóu）承相配合表（biǎo）麵的加工（gōng）精度；

 

③測量及調節相應（yīng）件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相（xiàng）抵消。

 

（2）對滾（gǔn）動軸承適當預緊

 

①可消除間（jiān）隙；

 

②增加軸承剛度（dù）；

 

③均化滾（gǔn）動（dòng）體（tǐ）誤差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映（yìng）到工（gōng）件上。

 

2、對工藝係統進行調（diào）整（zhěng）

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量（liàng）尺寸—調整刀具的吃刀（dāo）量—走刀切削—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（xiǎo）批生產。

 

（2）調整（zhěng）法

 

通過預先調整好機床、夾具、工件和刀具的相對位置獲得所需尺寸。此（cǐ）法生產率高，主要用於大批大量生產。

 

3、減（jiǎn）小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損達到急劇磨損階段前（qián）就必須（xū）重新磨刀。

 

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

（2）采用降速傳動，是保證傳動精度的重要原則，且越（yuè）接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

 

（3）末端件精（jīng）度應高（gāo）於其他傳動件。

 

5、減小工（gōng）藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度（dù），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（jìn）量減少（shǎo）連接麵的數目；

 

②防止（zhǐ）有局部低剛度環（huán）節出現；

 

③應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件（jiàn）間（jiān）結（jié）合麵的質（zhì）量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件（jiàn）定位基準麵的精度和減小它（tā）的表麵粗糙度值。

 

3）采用合理的裝夾（jiá）和（hé）定位方式

 

（2）減（jiǎn）小載荷及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削（xuē）用量，以減小切削力（lì）；

 

2）毛胚分（fèn）組（zǔ），盡量使調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內（nèi）應力的熱處（chù）理工序；

 

（2）合理安排工藝過程。

 

7、減小工藝（yì）係統（tǒng）熱變形

 

（1）采用合理的機床部件結構及（jí）裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在（zài）變速箱中，將軸、軸（zhóu）承、傳動齒輪（lún）等對（duì）稱布置，可使（shǐ）箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件（jiàn）的裝配基準。

 

（2）減少熱源（yuán）的（de）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（qiú）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，減少機（jī）床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺（luó）母副、高速運動的導軌副等不（bú）能分離的熱源，從結構、潤（rùn）滑等方麵改善其摩擦特性，減少（shǎo）發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等（děng）散（sàn）熱措施。

 

（1）均（jun1）衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製環（huán）境溫度

 

二、加工精（jīng）度誤差（chà）的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪（lún）廓或近（jìn）似的傳動關係進（jìn）行加工而（ér）產生的誤（wù）差。加工原理誤（wù）差多出現於螺紋、齒（chǐ）輪、複雜（zá）曲麵加工中。

 

例如，加工（gōng）漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為（wéi）使（shǐ）滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆（gǎn）代替漸（jiàn）開線基本蝸杆，使齒（chǐ）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（luó）距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而（ér）π是一個無理數，但（dàn）是車床的配換齒（chǐ）輪的齒數是有限的，選擇配（pèi）換（huàn）齒輪時隻能將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（xíng）運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中，一（yī）般采用（yòng）近似加工，在理論誤差可以（yǐ）滿足加工精度（dù）要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和（hé）經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調（diào）整誤差是指由（yóu）於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨損

 

夾（jiá）具的誤差主要（yào）指：

 

（1）定位元（yuán）件、刀具導向（xiàng）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（miàn）間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使（shǐ）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（zào）誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌（guǐ）導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳（chuán）動鏈的傳動誤（wù）差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導軌導（dǎo）向精度——導軌副運動件實際運動方向與理想運動方（fāng）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（miàn）內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前（qián）後兩導軌的（de）平行度（扭曲）；

 

③ 導軌對（duì）主軸回轉軸線在水平（píng）麵（miàn）內和垂直麵內的平行度誤差（chà）或（huò）垂直度（dù）誤差。

 

2）導軌導（dǎo）向精度對切削加工的影響

 

主要考慮導軌誤差引起（qǐ）刀具與工件在誤（wù）差敏感方向的相對位移。車（chē）削加工（gōng）時誤差敏感方向為水平（píng）方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可（kě）以忽略；鏜削加工時誤差敏感方（fāng）向隨刀（dāo）具回轉而變化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的（de）直線度引起加工表麵直線度（dù）和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回（huí）轉（zhuǎn）軸線（xiàn）的漂移。主（zhǔ）要包括主軸端（duān）麵圓跳（tiào）動、主軸徑向圓跳動、主（zhǔ）軸（zhóu）幾何軸線傾（qīng）角擺動。

 

1）主軸端（duān）麵圓跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵與圓柱（zhù）麵（miàn）軸線垂（chuí）直度誤差或端麵平麵（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（gōng）精度（dù）的影響（xiǎng）：

 

①若徑向回轉誤差表現為其（qí）實際軸線在y軸坐標（biāo）方向上作（zuò）簡諧直（zhí）線運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形（xíng）孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床車出（chū）的孔沒什麽影響（xiǎng）；

 

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

 

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度（dù）的影響：

 

①幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定（dìng）錐角的圓錐軌跡，從各截麵看相（xiàng）當於幾何軸心（xīn）繞平均軸心作偏心運動，而從軸向看（kàn）各處（chù）偏心值不同（tóng）；

 

②幾何軸線在某一平麵內（nèi）作擺（bǎi）動，從各截麵看相（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（gè）處（chù）跳動幅（fú）值不同（tóng）；

 

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

 

機床傳動鏈的傳動誤差是指傳（chuán）動鏈（liàn）中首末（mò）兩端（duān）傳動元（yuán）件之間的相對運動誤（wù）差。

 

5、工藝係統受力變（biàn）形

 

工藝係統在切削力、夾（jiá）緊力、重（chóng）力和慣性力等作用下會產生變形（xíng），從而破壞了已調整好的工（gōng）藝係統各組成（chéng）部分的相互位（wèi）置關（guān）係，導（dǎo）致加工誤差的產生，並影響加工過（guò）程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統（tǒng）的總變（biàn）形。

 

（1）切削力對加工精度的影響

 

隻（zhī）考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床（chuáng）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（gōng）件受力變形使加工後工件（jiàn）呈兩端細、中間粗的鼓（gǔ）形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床（chuáng）或工件的變形（xíng），加工後工件的形狀與加工（gōng）的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的（de）影響

 

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

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加（jiā）工精度（dù）的影響根（gēn）據刀具的種類不同而（ér）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）工件（jiàn）的（de）尺寸（cùn）精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒（chǐ）刀具（jù）等）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（rú）車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度（dù）無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現場環境影響

 

加工現場往往有許多細小金（jīn）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（jiā）工，一（yī）些細小到（dào）目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響（xiǎng）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（zuò）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）於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密（mì）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（biàn）形對加（jiā）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）毛胚（pēi）製造和熱處理過程中產（chǎn）生的（de）殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來（lái）的殘餘應力；

 

（3）切削加（jiā）工帶來的殘（cán）餘應力。