數控機床加工精度常用的基本知識

　　

加工（gōng）精度（dù）主要用於生產產品程度，加工精度與加工（gōng）誤差都是評價（jià）加工表麵幾（jǐ）何參（cān）數的（de）術語。加工精度用（yòng）公差等級衡（héng）量，等級值越小，其精度越高（gāo）；加工誤（wù）差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反（fǎn）之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至（zhì）IT18一共有20個（gè），其中IT01表示的話該（gāi）零件（jiàn）加工精度最高的，IT18表（biǎo）示的話（huà）該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中（zhōng）等級別。

 

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

 

機器的質量取決於零件的加工（gōng）質量和機器的裝配質量，零件加工質（zhì）量包含零件（jiàn）加工精度和表麵（miàn）質量兩大部（bù）分。

 

機械加工（gōng）精度是指零件加工後的實際幾何參數（shù）（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為（wéi）加工誤差。加工誤差的（de）大小反映了加工精度的高低（dī）。誤（wù）差越大加工精度越低，誤（wù）差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機床誤差（chà）

 

（1）提高主軸部（bù）件的製造（zào）精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用（yòng）高精度的多油鍥（qiè）動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承。

 

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提高與軸承相配（pèi）合表麵（miàn）的加工精度；

 

③測量及調節相應件的徑向跳動範圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可（kě）消（xiāo）除間隙；

 

②增加軸（zhóu）承剛度；

 

③均化（huà）滾動體誤（wù）差。

 

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上（shàng）。

 

2、對工（gōng）藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

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

 

（2）調整法

 

通過預先調整（zhěng）好機床、夾具、工件和刀具的（de）相對位置獲（huò）得所需尺（chǐ）寸。此法（fǎ）生產率高，主要（yào）用於大批大量生產。

 

3、減小（xiǎo）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、減少傳動鏈傳動誤（wù）差（chà）

 

（1）傳動件數少，傳動鏈短，傳動精度高；

 

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

 

（3）末端件精（jīng）度應高於其他傳動件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的（de）剛度，特別是提高工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理（lǐ）的結構設計

 

①盡量（liàng）減少（shǎo）連接麵的數目；

 

②防止有局（jú）部（bù）低剛（gāng）度環（huán）節出現；

 

③應合理選擇基礎（chǔ）件（jiàn）、支撐件的（de）結（jié）構和截麵形狀。

 

2）提高連接（jiē）表麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合（hé）麵的質量；

 

②給機床（chuáng）部件以預加載荷；

 

③提高工件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（jí）其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數（shù）和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使（shǐ）調整中毛胚加工餘量均勻。

 

6、減少（shǎo）殘餘應力

 

（1）增（zēng）加消除內（nèi）應力的熱處理（lǐ）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（lǐ）的機床部件結構及裝（zhuāng）配基準

 

1）采用熱對（duì）稱結（jié）構——在變速（sù）箱中，將（jiāng）軸、軸承、傳動齒輪等（děng）對稱布置（zhì），可使箱壁溫（wēn）升均勻，箱體變形減小；

 

2）合（hé）理選擇機床零部件的裝配基準。

 

（2）減少熱源（yuán）的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量（liàng）；

 

2）零（líng）件精度要求高時，將（jiāng）粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承、絲杆螺母副、高（gāo）速運動的導軌副等不（bú）能分離（lí）的熱源，從結（jié）構、潤（rùn）滑（huá）等方麵改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風（fēng）冷、水（shuǐ）冷等散熱措施。

 

（1）均（jun1）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（yīn）

 

1、加工原理誤（wù）差

 

加工（gōng）原理誤差是指采用（yòng）了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加工原理誤差（chà）多出（chū）現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒（chǐ）輪用的齒輪滾刀，為使（shǐ）滾（gǔn）刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或法向直廓（kuò）基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒（chǐ）輪漸開線齒形產生了誤差。又如（rú）車削模（mó）數（shù）蝸杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即（jí） mπ），其中 m是模數，而π是一個無理（lǐ）數，但是車床的配換齒輪的（de）齒數是有限的，選擇配換齒輪時隻能將（jiāng）π化為近似的分數值（π =3.1415）計算（suàn），這就將引（yǐn）起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確（què），造（zào）成螺距誤差。

 

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

 

2、調（diào）整誤差

 

機床的調整（zhěng）誤差是指由於（yú）調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具（jù）的製造誤差和磨損

 

夾具的誤差主要（yào）指：

 

（1）定位（wèi）元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的（de）製造誤差；

 

（2）夾具裝配後（hòu），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（sǔn）。

 

4、機床誤差

 

機床（chuáng）誤差是指機床的製造（zào）誤差、安裝誤差和磨損。主要包括（kuò）機床導軌導向誤差、機床（chuáng）主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導軌導向精度——導軌副運（yùn）動件實際運動方向與（yǔ）理想（xiǎng）運動（dòng）方向的符合程度。主要包括：

 

① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

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

 

2）導軌導向精度對切削加工的（de）影響

 

主要考慮導軌誤（wù）差引起刀具與工件在誤（wù）差敏感方向的相對位移（yí）。車削加工時（shí）誤差敏感方向為水平方向，垂直方向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具（jù）回轉而變化；刨削加工（gōng）時誤差敏感方向為垂（chuí）直方向（xiàng），床身導軌在（zài）垂直（zhí）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（jī）床主軸回轉誤差

 

機（jī）床主（zhǔ）軸回轉誤差是指實際回轉軸線（xiàn）對於理想回轉軸（zhóu）線的漂移。主要包括（kuò）主軸端麵圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動（dòng）。

 

1）主（zhǔ）軸（zhóu）端麵圓跳動（dòng）對（duì）加工精度的影響：

 

①加工（gōng）圓柱麵時無影響；

 

②車（chē）、鏜端麵時將產生端麵與圓柱（zhù）麵軸線垂直度誤差或端麵平麵度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距周期誤差（chà）。

 

2）主軸徑向圓跳動對（duì）加工精度的影響：

 

①若徑向回轉誤差表現為其（qí）實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運（yùn）動，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔（kǒng），圓度誤差為徑向圓（yuán）跳動幅值（zhí）；而車床車出（chū）的孔沒什麽影響；

 

②若（ruò）主（zhǔ）軸幾何軸線作（zuò）偏心（xīn）運動，無論車、鏜（táng）都能得到一個半徑為刀尖到平均（jun1）軸（zhóu）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（duì）於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌（guǐ）跡，從各截麵（miàn）看相當於幾（jǐ）何軸心繞（rào）平（píng）均軸心作偏心運動，而從（cóng）軸向看（kàn）各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某（mǒu）一平麵內作（zuò）擺動，從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（kàn）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

 

機床傳動鏈的傳（chuán）動誤差是指（zhǐ）傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相（xiàng）對運動誤差。

 

5、工藝（yì）係統受力變（biàn）形

 

工藝（yì）係統在切削力、夾（jiá）緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的（de）工藝係統各組成部分（fèn）的相互位置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的（de）穩定性。主要考慮機床變形、工（gōng）件變形以及工藝係統的總變形。

 

（1）切（qiē）削力對加工精度（dù）的影（yǐng）響（xiǎng）

 

隻考慮機床（chuáng）變（biàn）形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中（zhōng）間細的鞍形，即（jí）產生圓柱度誤差（chà）。隻考慮工（gōng）件變形，對加工（gōng）軸類零件來講，工件受力變形使加（jiā）工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機（jī）床或工件的變形，加工後工件的（de）形狀與加工的軸類零（líng）件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影（yǐng）響

 

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

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響（xiǎng）根（gēn）據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀（dāo）具（如鑽（zuàn）頭、鉸刀（dāo）、鍵槽銑刀及圓拉刀（dāo）等）的尺寸精度直（zhí）接影響工件的尺（chǐ）寸精度。

 

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

 

（3）展成刀具（如齒輪滾刀（dāo）、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀（dāo）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（dāo）、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影響（xiǎng），但（dàn）刀具易磨損。

 

7、加工（gōng）現場環境（jìng）影響

 

加工（gōng）現場往往（wǎng）有許多細小金屬屑，這些金屬屑如果存在與零件（jiàn）定位麵或定位孔（kǒng）位置就會影響零件加工精（jīng）度，對於高精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑（xiè）都會影響到（dào）精度。這個影響因素會被識別出（chū）來但並無十分到位（wèi）的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱變形

 

在（zài）加工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或（huò）外部熱源（環境溫度（dù）、熱輻射）產熱使工藝係統（tǒng）受熱而發生變形（xíng），從而影響（xiǎng）加工精度。在大型工件加工和精密加（jiā）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（rè）變形對加工金的的影（yǐng）響包括工件均勻受（shòu）熱和工件不均勻（yún）受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力（lì）的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加（jiā）工帶來的殘餘應力。