數控機床加工精度常用的基本知識（shí）

　　

 

 

 

加工（gōng）精度主要用於生產產品程度，加工精度（dù）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，等級值越（yuè）小，其精（jīng）度越高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加（jiā）工精度高，就是加工誤差小，反之亦（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（huà）該零（líng）件加工精度最高的，IT18表（biǎo）示的（de）話（huà）該零件加工精度是最（zuì）低的 ，一（yī）般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

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

 

機器的（de）質量取決於零件的加工質量和機器的裝配質量，零件（jiàn）加工（gōng）質量包（bāo）含零件加（jiā）工精度和表麵質量兩大部分。

 

機械加工精度是指零件加工後的實際（jì）幾何參數（尺寸、形狀和（hé）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（gōng）誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大（dà）加工精度越（yuè）低，誤（wù）差越小加工（gōng）精度越高。

 

一、加工精（jīng）度的調整方法

 

1、減小機（jī）床誤差

 

（1）提高主軸部件的（de）製造精度

 

1）應提高軸承的回轉精度 ：

 

①選用高精度（dù）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。

 

2）應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；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

 

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

 

（2）對滾動軸承適當預緊

 

①可消除間（jiān）隙；

 

②增加軸承（chéng）剛度；

 

③均化滾動體誤差。

 

（3）使主軸回（huí）轉精度不反映到工件上。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試（shì）切法調整

 

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

 

（2）調整法

 

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

 

3、減小刀具磨（mó）損

 

在刀具尺寸磨損（sǔn）達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。

 

4、減少傳動（dòng）鏈傳動誤差

 

（1）傳（chuán）動件數少（shǎo），傳動鏈短，傳動精度高（gāo）；

 

（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（dòng）副，其傳動比應越小；

 

（3）末（mò）端件精度應高於其（qí）他傳動件。

 

5、減小工（gōng）藝係統的受力（lì）變形

 

（1）提高係統的（de）剛度，特別是提高（gāo）工藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理的結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有（yǒu）局部（bù）低（dī）剛度環節出現；

 

③應合理（lǐ）選擇基礎件、支（zhī）撐件的結構（gòu）和截麵形狀。

 

2）提高連接表麵的接觸剛（gāng）度

 

①提高機床部件（jiàn）中零（líng）件間結合（hé）麵的質量；

 

②給機床部件以預加載荷；

 

③提高工件定位基（jī）準（zhǔn）麵的（de）精度和減小它的表麵粗糙（cāo）度值（zhí）。

 

3）采（cǎi）用合理（lǐ）的裝夾和定位（wèi）方式

 

（2）減（jiǎn）小載荷（hé）及其變化

 

1）合理選擇（zé）刀具幾（jǐ）何參數和切削用量，以減小切削力；

 

2）毛胚（pēi）分組（zǔ），盡量使調整中毛胚加工餘量均（jun1）勻。

 

6、減少殘（cán）餘應（yīng）力

 

（1）增加消除（chú）內應力的熱處（chù）理工序；

 

（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（sù）箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對（duì）稱布置，可（kě）使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；

 

2）合理選擇機床零部件的（de）裝配基準。

 

（2）減少熱源的發熱和（hé）隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精加工工序分開；

 

3）盡可能（néng）將熱源從（cóng）機床分離出去，減少機床熱變形；

 

4）對主軸軸承（chéng）、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（rùn）滑等方（fāng）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、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡（héng）溫（wēn）度場（chǎng）

 

（2）加速達到傳（chuán）熱（rè）平（píng）衡

 

（3）控製環境溫（wēn）度

 

二（èr）、加工精度誤差的原（yuán）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的傳動關係進行加工而產生的誤（wù）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（jiàn）開線（xiàn）齒輪用的齒輪滾刀（dāo），為使滾刀製造方便，采用了阿基（jī）米德基本蝸杆（gǎn）或法向直廓基本蝸杆代替漸開線基本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生（shēng）了誤差。又如車削模（mó）數蝸杆時，由（yóu）於蝸杆的螺距等於蝸（wō）輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而π是一個無理數，但是車床（chuáng）的配換（huàn）齒輪的齒數是（shì）有限的，選擇配（pèi）換齒輪（lún）時隻能（néng）將π化為（wéi）近似的分（fèn）數值（π =3.1415）計算，這就將（jiāng）引起刀（dāo）具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺（luó）距（jù）誤差。

 

在加工中，一般采用近似加工，在理（lǐ）論誤差可以滿足（zú）加工精度要求的前提（tí）下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟性。

 

2、調整誤差

 

機床的調（diào）整誤差是指（zhǐ）由於調整不準確而產生的誤差。

 

3、夾（jiá）具（jù）的（de）製造誤差（chà）和磨損

 

夾具的誤差（chà）主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向（xiàng）元件、分度機構（gòu）、夾（jiá）具體等的製造誤差；

 

（2）夾具（jù）裝配後，以上各種元件工作麵（miàn）間的相對尺寸誤差（chà）；

 

（3）夾具在使用過（guò）程中工（gōng）作表麵的磨損。

 

4、機床（chuáng）誤差

 

機床誤差是（shì）指機床（chuáng）的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機（jī）床導（dǎo）軌導向（xiàng）誤（wù）差、機床主軸回轉誤差、機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤（wù）差

 

1）導軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向（xiàng）與理想運動方向（xiàng）的符合程度。主要包括：

 

① 導軌在水（shuǐ）平麵內直線度Δy和垂直麵（miàn）內的直線（xiàn）度Δz（彎曲）；

 

②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

 

③ 導軌（guǐ）對（duì）主（zhǔ）軸回轉軸線在水平麵內和垂直麵內的平行度誤差（chà）或（huò）垂（chuí）直度誤（wù）差。

 

2）導軌導向精度對（duì）切削加工的影響

 

主要考（kǎo）慮導軌誤差引起刀具（jù）與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加（jiā）工時誤差（chà）敏感方向為水平方向，垂直方向引起的（de）導向誤差產生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時誤差（chà）敏感方向隨刀具回（huí）轉而變（biàn）化；刨削加工時誤差敏（mǐn）感方向為垂直方向，床身導軌在（zài）垂直平麵內的直線度引起加工表麵（miàn）直線（xiàn）度和平麵度誤差。

 

（2）機床主軸回轉（zhuǎn）誤差

 

機床主（zhǔ）軸（zhóu）回轉誤差是指實際回轉（zhuǎn）軸線對於理想回轉軸（zhóu）線的漂移（yí）。主要包括主軸端麵圓跳動、主（zhǔ）軸徑（jìng）向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

 

①加工圓柱麵時無影響；

 

②車、鏜端麵時將產生端麵（miàn）與圓柱麵軸線垂直（zhí）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）主軸徑向圓跳（tiào）動對加工精度（dù）的（de）影響：

 

①若徑（jìng）向回（huí）轉誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方向上作簡（jiǎn）諧直線運動，鏜床鏜出的孔為橢圓形（xíng）孔（kǒng），圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而（ér）車床車出的孔（kǒng）沒什麽影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動（dòng），無論車、鏜都能（néng）得到一個半徑為刀尖到平均（jun1）軸線距（jù）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錐角的圓錐軌跡（jì），從各（gè）截麵看相當於幾何（hé）軸心繞平均（jun1）軸心作偏心運動，而從軸向看各處偏心（xīn）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際軸線在一（yī）平麵內作簡諧直線運動，而從軸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（wéi）上述兩種（zhǒng）的疊加（jiā）。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動鏈（liàn）的傳動誤（wù）差是指傳動鏈中首末兩端傳動（dòng）元件之（zhī）間的相對運動誤（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（hé）慣（guàn）性力等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位置關係，導致加工誤（wù）差的產生，並影（yǐng）響加工過程的穩定性。主要（yào）考慮機（jī）床變形、工件變形以（yǐ）及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力對加工精度（dù）的影響（xiǎng）

 

隻考慮機床變形（xíng），對加工軸類零件來講，機床受力（lì）變形使加工工（gōng）件呈兩端粗（cū）、中（zhōng）間細的鞍形，即產生圓柱度誤（wù）差。隻考慮工件變形，對加工軸類（lèi）零件來講，工件受（shòu）力變形使加工後工件呈兩（liǎng）端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮（lǜ）機（jī）床或工件的變（biàn）形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

 

（2）夾緊力對加工精度的影響

 

工件裝夾時，由於工件（jiàn）剛（gāng）度較低（dī）或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的變形，造成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤（wù）差和磨損

 

刀具誤差對（duì）加工精度的影響（xiǎng）根據刀具的種類不同而異。

 

（1）定尺寸刀具（jù）（如鑽頭、鉸刀、鍵槽（cáo）銑刀及圓拉刀等）的尺寸精度直接（jiē）影響工件的尺寸精度（dù）。

 

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

 

（3）展（zhǎn）成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤（wù）差會影響加工表麵（miàn）的形狀精度。

 

（4）一般刀具（如車刀、鏜（táng）刀、銑刀），其製造（zào）精（jīng）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（yǐng）響

 

加工現場往往（wǎng）有許多（duō）細小金屬（shǔ）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（xiǎng）零件加（jiā）工精度，對於高精度加工，一些（xiē）細小到目視不到的金屬屑都（dōu）會影響到精度。這個影響因素會被識別（bié）出來但並無十分到位（wèi）的方法來杜絕，往（wǎng）往對操作員的作業手法依賴很高。

 

8、工藝係（xì）統的（de）熱變形

 

在加工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使工藝（yì）係統受熱而發生變形，從而（ér）影響（xiǎng）加工精度。在大型工件加工和（hé）精密加工中， 工藝（yì）係統熱（rè）變形引起的加（jiā）工誤差占加工總誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金（jīn）的的影響包括工件均勻受熱（rè）和工件不均勻受（shòu）熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力（lì）

 

殘餘應力的產生：

 

（1）毛胚製造和熱處理過程中產生的（de）殘餘應力（lì）；

 

（2）冷校直帶（dài）來的殘餘應力；

 

（3）切削（xuē）加工帶來的殘餘應力。