​數控機床加工精度常（cháng）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（dōu）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，等級值（zhí）越小（xiǎo），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，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一（yī）共有20個，其（qí）中IT01表示的話該零件加工精度最（zuì）高的，IT18表示的話該零件加工精（jīng）度是最低的 ，一（yī）般（bān）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（shí）際參（cān）數都不會絕對準（zhǔn）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，就認為保證了加工精度（dù）。

機器的質量取決於零件的加工質量和機器的裝配質（zhì）量（liàng），零（líng）件加工質（zhì）量包含零件（jiàn）加工精度和表麵質量兩大部分。

機械（xiè）加工精度是指零件加工後的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差（chà）異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低（dī）。誤差越（yuè）大（dà）加工精度越低，誤差越（yuè）小加（jiā）工精度（dù）越高。

一、加工（gōng）精度的調整方法

1、減小機床誤差

（1）提高（gāo）主軸部件的製造精度

1）應提高軸承的回轉（zhuǎn）精度 ：

①選用高精度的滾動（dòng）軸（zhóu）承；

②采用高精度的多油鍥（qiè）動壓軸承；

③采用高精（jīng）度的靜壓軸承。

2）應提高與軸承相配件的精度：

①提高箱體支撐（chēng）孔、主軸軸頸的加工精度；

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

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

（2）對滾動軸承適當預緊

①可消除間隙；

②增加軸承剛度；

③均化滾動體誤差。

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上（shàng）。

2、對工藝係統進行（háng）調整

（1）試切法調整

通過試切（qiē）—測（cè）量尺寸—調整刀具的吃刀（dāo）量—走（zǒu）刀（dāo）切（qiē）削（xuē）—再試切，如此反（fǎn）複直至達到（dào）所（suǒ）需尺寸。此法生產效率（lǜ）低，主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（de）相對位置獲（huò）得所需尺寸。此法生產（chǎn）率（lǜ）高（gāo），主要用於大批（pī）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（qián）就必須（xū）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）采用降（jiàng）速（sù）傳動，是保證傳動精度的（de）重要原則，且（qiě）越接近末端的傳動副，其傳動比應越小；

（3）末端件精度應高於其他傳動件。

5、減小工藝係統的受力變（biàn）形

（1）提高係統的剛度，特（tè）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（shǎo）連接麵的（de）數目；

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（jié）構和截麵形狀。

2）提高連接表麵的接觸剛（gāng）度

①提高（gāo）機床部件中零件間結合麵的質量；

②給機床部件以（yǐ）預加載荷；

③提高工（gōng）件（jiàn）定位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，以減小切削力（lì）；

2）毛胚分組，盡量使調整中毛胚加工餘（yú）量（liàng）均勻。

6、減少（shǎo）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（guò）程。

7、減小工藝係統熱變形（xíng）

（1）采用合（hé）理的機床部件結（jié）構及裝配基準

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

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（hé）隔離熱源

1）采用（yòng）較小的切削用量；

2）零件（jiàn）精度要求（qiú）高時，將粗精加工工序分開；

3）盡可能將熱源（yuán）從機床分離出去，減少機床（chuáng）熱變形；

4）對主軸軸承、絲（sī）杆螺母副、高速運（yùn）動的導軌副等不能分離的熱源，從結構、潤滑等方麵改善其（qí）摩擦（cā）特性，減（jiǎn）少發（fā）熱或用隔熱材料；

5）采用強（qiáng）製式風冷、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廓或近似（sì）的傳動關係進行加工而產生的誤（wù）差。加工原理誤（wù）差多出現於螺紋（wén）、齒輪、複（fù）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，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆代（dài）替（tì）漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線（xiàn）齒形（xíng）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（huàn）齒輪的齒數是有限的，選擇配換齒（chǐ）輪時隻能將π化為近似的分（fèn）數值（π =3.1415）計算，這就（jiù）將引起刀具對（duì）於工件成形運動（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（yǐ）滿足加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公差（chà）），來提高生（shēng）產（chǎn）率和（hé）經濟性。

2、調整誤差

機床的調整誤差是（shì）指由於調（diào）整不準確而（ér）產生的誤差。

3、夾具（jù）的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要指：

（1）定位元件（jiàn）、刀具導（dǎo）向元件、分度機構、夾具體等的製（zhì）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差；

（3）夾具在使用過程中（zhōng）工作表麵的磨損。

4、機床（chuáng）誤差

機床誤差是指機床的（de）製造（zào）誤差（chà）、安裝誤差（chà）和磨損（sǔn）。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床（chuáng）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）理想運動方向的符合程度。主要包括：

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

②前後兩導軌的平行（háng）度（扭曲）；

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

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刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時誤差敏感方向為水平方（fāng）向，垂直方向引起的導向誤差產生（shēng）的加工誤（wù）差可以（yǐ）忽略；鏜（táng）削（xuē）加工時誤差敏感方向隨刀具回轉（zhuǎn）而變（biàn）化；刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向，床身導軌（guǐ）在垂直平麵內的直線度引起加（jiā）工表麵直線度和平麵度誤差。

（2）機床（chuáng）主軸回轉誤差

機床主軸回轉誤差是（shì）指實際回轉軸線對於理想回轉軸（zhóu）線的漂移。主要包括主軸端（duān）麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸（zhóu）線傾角擺動。

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的（de）影響：

①加工圓（yuán）柱（zhù）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（dù）誤差或端（duān）麵平（píng）麵度誤差；

③加工螺紋時，將產（chǎn）生螺距周期誤差（chà）。

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響：

①若徑向回（huí）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（jìng）向圓跳動（dòng）幅值（zhí）；而車床車出的孔沒什麽影響；

②若主軸（zhóu）幾何軸線作偏心運動（dòng），無（wú）論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距離的圓。

3）主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的（de）影響：

①幾何軸（zhóu）線相對於平均軸線在空間成（chéng）一定（dìng）錐角的圓錐軌跡（jì），從各（gè）截麵看（kàn）相當於（yú）幾何軸心（xīn）繞（rào）平均軸心作偏心運動，而從軸向看各（gè）處偏心值不同；

②幾何軸（zhóu）線在某一平麵內作擺動，從（cóng）各截麵看相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）處跳動幅值不同；

③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述（shù）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動（dòng）鏈中首末兩端傳（chuán）動元件之間的相對運動誤差。

5、工藝係統受力變形

工藝係統在切削力、夾緊（jǐn）力（lì）、重力（lì）和慣性力等（děng）作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位（wèi）置關係，導致（zhì）加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定（dìng）性。主要考慮機（jī）床變形、工件變形（xíng）以及（jí）工藝係統的總變形。

（1）切削力對加工精度的影響

隻（zhī）考慮機（jī）床變形，對加工軸類零件來（lái）講，機床受（shòu）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（gōng）件變形，對加工軸類零件來講，工件受（shòu）力變形（xíng）使（shǐ）加工後（hòu）工件呈兩端細、中間粗（cū）的鼓形。而對加工孔（kǒng）類零件來講（jiǎng），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（lèi）零（líng）件（jiàn）相（xiàng）反。

（2）夾緊力（lì）對加工精度的影（yǐng）響

工件裝夾時，由於工件（jiàn）剛度較低或夾緊力著力（lì）點不當，使工件產生相應的變形，造（zào）成（chéng）的加工（gōng）誤差。

6、刀具的製造誤差和磨損（sǔn）

刀具誤差（chà）對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

（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工件的尺寸精度。

（2）成型刀具（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（jiàn）的形狀精度。

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

（4）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑（xǐ）刀），其製（zhì）造精度對加（jiā）工精度無直接（jiē）影響，但刀具易磨損。

7、加工現場環境影（yǐng）響

加工現場往往有許多細小金屬屑（xiè），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（jiā）工（gōng）精度（dù），對於高精（jīng）度加工，一些細小（xiǎo）到目視不到（dào）的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來（lái）杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

8、工藝係統的熱變（biàn）形

在加工過（guò）程中，由於內部熱（rè）源（切削熱、摩擦熱）或外部（bù）熱源（環境溫度、熱（rè）輻射）產熱使工藝係統受熱（rè）而發生（shēng）變形，從而影響加工精（jīng）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（chà）占（zhàn）加工（gōng）總誤差的40%-70%。

工件（jiàn）熱變（biàn）形對（duì）加工金的的（de）影響包（bāo）括工件均勻受熱和工件不（bú）均勻受熱兩種。

9、工件（jiàn）內部（bù）的殘餘應力

殘餘應力（lì）的產生：

（1）毛胚製造和熱處理過程中產（chǎn）生的殘（cán）餘應力；

（2）冷校直帶來的（de）殘餘應（yīng）力（lì）；

（3）切（qiē）削加工（gōng）帶來的殘（cán）餘應力。