數控機（jī）床加工精度常用的基（jī）本（běn）知識

　　

加工精度主要用於生產產品程（chéng）度，加工精度與加工誤差（chà）都是評價加工（gōng）表麵幾何參數（shù）的（de）術（shù）語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加（jiā）工誤差用數值表示，數值越大，其誤差（chà）越大。加工精度高，就是加工誤差小（xiǎo），反之（zhī）亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中（zhōng）IT01表示的話（huà）該零件加工精度最高（gāo）的，IT18表（biǎo）示的話該零（líng）件（jiàn）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（dào）的實際參數都不（bú）會絕（jué）對準確，從零件的功能看，隻要加工誤差在零件圖（tú）要求的公差範圍內，就認為（wéi）保證了加工精度。

 

機器的質量（liàng）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）零件加工精度和表麵質（zhì）量兩大部分（fèn）。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際幾（jǐ）何參數（尺寸、形狀和位置（zhì））與理想幾何參數相符合的程度。它（tā）們之間的差異稱（chēng）為加工誤差。加工（gōng）誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差（chà）越大加工精度越低，誤差越（yuè）小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方（fāng）法

 

1、減小機床（chuáng）誤差

 

（1）提高主軸部件的製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度的滾動軸承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用高精度的靜壓軸承（chéng）。

 

2）應（yīng）提高與軸承相配件的精度：

 

①提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度（dù）；

 

②提高與軸承相配合（hé）表麵的（de）加工精度；

 

③測量（liàng）及調節相（xiàng）應件的徑向跳（tiào）動範圍，使誤差補（bǔ）償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適當預緊（jǐn）

 

①可消除間隙；

 

②增加軸承剛度；

 

③均（jun1）化滾動體（tǐ）誤差。

 

（3）使主軸（zhóu）回（huí）轉精（jīng）度不反映到工件（jiàn）上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切法（fǎ）調（diào）整（zhěng）

 

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需尺寸。此法生產效率低，主要（yào）用於單件小批生產（chǎn）。

 

（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得所需尺寸。此法生產率高，主要用於（yú）大批（pī）大量生產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀（dāo）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（chuán）動（dòng）誤差

 

（1）傳動件數（shù）少，傳動鏈短，傳動（dòng）精度高；

 

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

 

（3）末端件精度應高於（yú）其他傳動件。

 

5、減小工藝係統（tǒng）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（de）剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有局部低剛度環節出現；

 

③應合理選（xuǎn）擇基礎件、支撐件的結構和截麵形狀。

 

2）提（tí）高連接表麵的接觸剛度

 

①提高機床部（bù）件（jiàn）中零件間結（jié）合麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高（gāo）工件定位基準麵的精（jīng）度和減小它的表麵粗糙度值。

 

3）采（cǎi）用（yòng）合理的裝夾和定位（wèi）方式（shì）

 

（2）減小載荷（hé）及其變化

 

1）合理選擇刀具幾何參數和切削（xuē）用（yòng）量（liàng），以減小切削力；

 

2）毛胚（pēi）分組，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）采用合理的機床部件結構及裝配基準

 

1）采用熱對稱結構——在變速箱（xiāng）中（zhōng），將軸、軸承（chéng）、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形（xíng）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）采用較小的切削用量；

 

2）零件精（jīng）度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能將熱源從機床分離出去，減少機床熱變形（xíng）；

 

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（gǎi）善（shàn）其摩擦特性，減少發（fā）熱或用隔熱（rè）材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均（jun1）衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱（rè）平衡

 

（3）控（kòng）製環境溫度

 

二、加工（gōng）精度誤差（chà）的原因

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指（zhǐ）采（cǎi）用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加（jiā）工而產生的誤差。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開（kāi）線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製造（zào）方便，采用了阿基米德基（jī）本蝸杆（gǎn）或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基本（běn）蝸杆，使齒輪漸（jiàn）開線齒形產生了（le）誤差。又如車削模數蝸杆時，由（yóu）於蝸杆的（de）螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模（mó）數，而π是一個無理數，但是車床的配換齒輪（lún）的齒數是有限的（de），選擇（zé）配換齒輪時隻能將π化為（wéi）近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於（yú）工（gōng）件成形運（yùn）動（dòng）（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差（chà）。

 

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（chà）），來提高生（shēng）產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調整誤差是（shì）指由於（yú）調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤（wù）差和（hé）磨損

 

夾（jiá）具的誤差主要（yào）指：

 

（1）定（dìng）位元件、刀具導向元件、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間的相對尺寸誤差；

 

（3）夾具在使用過程中工作表麵（miàn）的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床的製造誤差、安（ān）裝誤差和磨損。主要包括機床導（dǎo）軌導（dǎo）向誤差（chà）、機（jī）床主軸回轉誤差、機床傳動（dòng）鏈的（de）傳（chuán）動誤差（chà）。

 

（1）機床導軌導向（xiàng）誤差（chà）

 

1）導（dǎo）軌導向精度——導軌（guǐ）副運動（dòng）件實際運動方向與理想（xiǎng）運動方向的符合程度。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影響

 

主要（yào）考慮導軌誤差引起刀具與（yǔ）工件在（zài）誤差敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時誤（wù）差敏感方向（xiàng）為水平（píng）方向，垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤（wù）差可以忽（hū）略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具（jù）回轉而變化；刨削加工時誤（wù）差敏感（gǎn）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（zhuǎn）誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端麵圓跳動（dòng）、主軸徑向圓跳動、主（zhǔ）軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵（miàn）圓（yuán）跳動對加工精度的影響：

 

①加工圓柱麵時（shí）無影響；

 

②車、鏜端麵時（shí）將產生端麵與圓柱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。

 

2）主（zhǔ）軸徑向圓跳（tiào）動對加工精度的影響：

 

①若徑向回轉（zhuǎn）誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方向上作簡（jiǎn）諧直線運（yùn）動，鏜床鏜出的孔為（wéi）橢圓形孔，圓度誤差（chà）為徑向圓跳動幅值；而車床車出的孔沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作（zuò）偏心運動，無論車、鏜都（dōu）能得（dé）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影響：

 

①幾何軸線（xiàn）相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從（cóng）各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而（ér）從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線（xiàn）在某一平麵內作擺動，從各截麵看相當於實（shí）際軸線在一平麵（miàn）內作（zuò）簡諧直線運（yùn）動，而從軸向看各處跳動（dòng）幅值（zhí）不同；

 

③實際上主軸幾何軸線的傾（qīng）角擺動（dòng）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（dòng）誤差是指傳動鏈中（zhōng）首末兩端傳動元件之間的相（xiàng）對運（yùn）動誤（wù）差。

 

5、工藝係統受力變形

 

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

 

（1）切削力對加（jiā）工精度（dù）的影響

 

隻考（kǎo）慮機床變形（xíng），對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工件呈（chéng）兩端粗（cū）、中間（jiān）細的鞍形，即產生圓柱（zhù）度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸（zhóu）類零件（jiàn）來講，工件受力（lì）變形使加工後工件呈兩端細（xì）、中間（jiān）粗的鼓形。而對加工孔類（lèi）零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形（xíng）狀與加工的（de）軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾時（shí），由於工件剛度較低（dī）或夾緊力（lì）著力點不當，使工（gōng）件產生（shēng）相應的（de）變形，造成的加工（gōng）誤差（chà）。

 

6、刀具（jù）的製造誤差（chà）和磨損

 

刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸（cùn）刀具（如鑽頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度（dù）直接影響工（gōng）件（jiàn）的尺（chǐ）寸精度。

 

（2）成型刀具（jù）（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）的刀刃形狀誤差會影響加工表麵的形狀精度（dù）。

 

（4）一般刀具（如車（chē）刀、鏜刀、銑刀），其製造（zào）精度（dù）對加工精度無直接影響（xiǎng），但刀具易磨損（sǔn）。

 

7、加工（gōng）現場（chǎng）環境（jìng）影響

 

加工現場往往有許（xǔ）多細小金屬屑，這些金屬屑（xiè）如果存在與零件定位（wèi）麵或定位孔位置（zhì）就會影響零件加（jiā）工精度，對於（yú）高（gāo）精度加（jiā）工，一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這（zhè）個（gè）影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係統的熱（rè）變形

 

在加工過程中，由於內部熱（rè）源（切削熱、摩擦熱）或外（wài）部熱源（環境溫度、熱輻（fú）射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而影響（xiǎng）加工（gōng）精度。在大型工（gōng）件加工和精密加工中， 工藝係統熱（rè）變形引起（qǐ）的加工誤（wù）差占加工總誤差（chà）的（de）40%-70%。

 

工件熱變形對（duì）加工（gōng）金（jīn）的（de）的影響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩（liǎng）種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘（yú）應力的（de）產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程（chéng）中產生的殘餘應力；

 

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

 

（3）切削加工帶來的殘餘應力。