數（shù）控機床加工精（jīng）度常用的基（jī）本知識

　　

加工精度主要用於生產產品程度，加工（gōng）精度與加工誤（wù）差都是評價加工（gōng）表麵幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量（liàng），等級值越小，其精度越高；加工誤差用數值表示，數值（zhí）越大，其誤差越大。加工精度高（gāo），就是（shì）加工誤（wù）差小（xiǎo），反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其中IT01表示的話該零件加工精度最高的，IT18表示的（de）話該零件加工精度是最低的 ，一般（bān）上IT7、IT8是加工精度中等級別。

 

任何加工方法所得（dé）到的實際參數（shù）都不會絕對準確，從零件的功能看，隻要（yào）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。

 

機器的質量取決於零件的加工質量和機器（qì）的裝配（pèi）質量，零件（jiàn）加工質量（liàng）包含（hán）零件（jiàn）加工精度和表麵質量兩大（dà）部分。

 

機械加工精度是指零（líng）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。它們之間的差異稱為加工誤（wù）差。加工誤（wù）差（chà）的大小反（fǎn）映了加工（gōng）精度的（de）高（gāo）低。誤（wù）差越大加（jiā）工精度越低，誤差越小加工精度越高。

 

一、加工精度的調整方法

 

1、減小機（jī）床誤差

 

（1）提高主軸部（bù）件的製造精度

 

1）應提（tí）高軸承的回轉精度 ：

 

①選（xuǎn）用高精度（dù）的滾動（dòng）軸（zhóu）承；

 

②采用高精度的多油鍥動壓軸承；

 

③采用（yòng）高精度的靜壓軸承。

 

2）應提（tí）高與軸承（chéng）相（xiàng）配件的精度：

 

①提高（gāo）箱體支撐孔（kǒng）、主軸軸頸的加工（gōng）精度；

 

②提高與軸承相配合表麵的加工（gōng）精度；

 

③測量及調節相應件的徑（jìng）向跳動範（fàn）圍，使誤差補償或相抵消。

 

（2）對滾動軸承適（shì）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（zhuǎn）精度不（bú）反映到工件上（shàng）。

 

2、對工藝係統進行調整

 

（1）試切法調整

 

通過試切—測量（liàng）尺（chǐ）寸—調整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如（rú）此反複直至達到所需尺寸。此法生產效率低，主要用於單件小批（pī）生產。

 

（2）調（diào）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）大批大（dà）量生（shēng）產。

 

3、減小刀具磨損

 

在刀具尺寸磨損（sǔn）達到急劇磨損階段前就必須重新（xīn）磨（mó）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）采用降速傳動，是保證傳動（dòng）精度的重要原則，且越接近末（mò）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（dòng）件。

 

5、減小工藝係統的受力變形

 

（1）提高係統的剛度，特別是提高工（gōng）藝係統中薄弱環節的剛度

 

1）合理（lǐ）的（de）結構設計

 

①盡量減少連接麵的數目；

 

②防止有局部（bù）低剛度（dù）環節出現；

 

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（biǎo）麵的接觸剛度

 

①提高機床部件中零件間結合麵的（de）質量；

 

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的表麵（miàn）粗糙度值（zhí）。

 

3）采用合理的裝夾和定位方式

 

（2）減小載荷及其變化（huà）

 

1）合（hé）理選擇刀（dāo）具幾何參數和切削用量，以減（jiǎn）小切削力；

 

2）毛胚分組，盡量使（shǐ）調整中毛胚（pēi）加工餘量均勻。

 

6、減少殘餘應力

 

（1）增加消除內應力的熱（rè）處理工序；

 

（2）合理安排工藝過（guò）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（jié）構（gòu）——在變速箱中，將軸、軸承、傳（chuán）動齒輪等對稱布置（zhì），可使箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

 

2）合理選擇（zé）機（jī）床零（líng）部件（jiàn）的裝配基（jī）準。

 

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

 

1）采用較小的切削用量；

 

2）零件精度要求高時，將粗精（jīng）加工工序分（fèn）開；

 

3）盡可能將熱源從機床分（fèn）離出去，減（jiǎn）少機床熱變形；

 

4）對（duì）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（miàn）改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材料；

 

5）采用強製式風冷、水冷等散熱措施。

 

（1）均衡溫度場

 

（2）加速達到傳熱平衡

 

（3）控製（zhì）環境溫度

 

二、加工精度誤差的原因（yīn）

 

1、加工原理誤差

 

加工原理誤差是指采用（yòng）了近似的刀刃輪廓或（huò）近似的傳動關係進行加工而產生的誤差。加工原理誤差（chà）多出現於（yú）螺紋、齒（chǐ）輪、複雜曲麵加工中。

 

例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀製（zhì）造方便，采（cǎi）用了阿基米德（dé）基本蝸杆或法向直廓基本（běn）蝸杆（gǎn）代替漸開線基本蝸杆，使（shǐ）齒輪漸開線齒（chǐ）形（xíng）產生了誤差。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（chuáng）的配換齒（chǐ）輪的齒數是有限的（de），選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數值（π =3.1415）計算，這就將引起刀具對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距誤差。

 

在加工中（zhōng），一般采用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精（jīng）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（zhěng）誤差

 

機（jī）床的調整誤差是指由於調整不準（zhǔn）確而產生的誤差。

 

3、夾具的製造誤差和磨（mó）損

 

夾具的誤差主要指：

 

（1）定位元件、刀具導向（xiàng）元（yuán）件、分度機構、夾具體等的製造誤差；

 

（2）夾（jiá）具裝配後，以上各種元（yuán）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的磨損。

 

4、機床誤差

 

機床誤差是指機床（chuáng）的製造誤差、安裝誤差和磨（mó）損。主要（yào）包括機床（chuáng）導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

 

（1）機床導軌導向誤差

 

1）導（dǎo）軌導向精度——導軌副運動件實（shí）際運動方向與（yǔ）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（zhí）線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎曲）；

 

②前後兩（liǎng）導軌的平行度（扭曲）；

 

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

 

2）導軌導向（xiàng）精度對（duì）切削加工（gōng）的影響

 

主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏（mǐn）感方（fāng）向的（de）相對位移。車削加工（gōng）時誤差敏感方（fāng）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以忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削加（jiā）工（gōng）時（shí）誤差敏（mǐn）感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵（miàn）內的直線度引起加工表麵直線度和平麵度誤差。

 

（2）機床主（zhǔ）軸回轉（zhuǎn）誤差

 

機床主軸回轉誤差是指實際回（huí）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、主軸徑（jìng）向圓跳動、主軸（zhóu）幾何軸線傾角擺（bǎi）動。

 

1）主軸端麵圓跳動對加工精度（dù）的影響：

 

①加工圓柱（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誤差或端麵平麵（miàn）度誤差；

 

③加工螺紋時，將產生螺距（jù）周（zhōu）期誤差。

 

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（chà）表現為其實（shí）際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動（dòng），鏜（táng）床鏜出的孔為橢圓形孔（kǒng），圓度誤差（chà）為徑向圓跳動（dòng）幅值；而車（chē）床車出的（de）孔沒什麽（me）影響；

 

②若主軸幾何軸線作偏心運動，無（wú）論車、鏜都能（néng）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幾何軸線相對（duì）於平（píng）均軸（zhóu）線在空間成一定錐角的圓錐軌（guǐ）跡，從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運（yùn）動，而從軸向看各處偏心值不同；

 

②幾何軸線在某一平麵內作擺動，從各截麵看相（xiàng）當於實際軸線（xiàn）在一平麵內作簡諧直線（xiàn）運動，而從軸向看各處（chù）跳動（dòng）幅值不（bú）同；

 

③實際上（shàng）主軸幾何軸線的傾角擺（bǎi）動為上述兩種的疊加。

 

（3）機床傳動鏈的傳動誤差

 

機床傳動（dòng）鏈的傳動誤差是指傳（chuán）動鏈中首末兩端（duān）傳動（dòng）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、夾緊力、重力和慣（guàn）性力等作用下會產生變形，從而破壞了已調整好的工（gōng）藝係統各組成部分的相互位置（zhì）關（guān）係，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（yǐ）及工藝係統的總變形。

 

（1）切削力（lì）對加工精度的影響

 

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來（lái）講，機床受（shòu）力變形使加工工（gōng）件（jiàn）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（xíng），對加工軸類零件來講，工件受力變（biàn）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，單獨考慮機床或（huò）工件的變形，加工後工件的形狀與加工的軸類零件相（xiàng）反。

 

（2）夾緊（jǐn）力對加工精度的影響（xiǎng）

 

工件裝夾時，由於工件剛度較低或夾緊力著力點不當，使工件產生相應的變形，造（zào）成的加工誤差。

 

6、刀具的製造誤差和磨損

 

刀具誤差對（duì）加工精度的影（yǐng）響根據刀具（jù）的種類不同（tóng）而（ér）異。

 

（1）定尺（chǐ）寸刀具（如鑽頭、鉸（jiǎo）刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）的尺（chǐ）寸精度直接影響工件的（de）尺寸精度。

 

（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等（děng））的形狀精度將（jiāng）直接影響（xiǎng）工件的形狀精度。

 

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

 

（4）一般（bān）刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造精度對加工精度無直接影響，但刀具易磨損。

 

7、加工現（xiàn）場環境影（yǐng）響

 

加（jiā）工現場往往有許多細（xì）小金屬屑，這些金（jīn）屬屑如果存在與零（líng）件（jiàn）定位麵或定位孔位置就會影響零件加（jiā）工精度，對於高精度加工，一些細小（xiǎo）到目視不到的金（jīn）屬屑都會影響到精度（dù）。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法（fǎ）來杜絕，往往（wǎng）對（duì）操作員的（de）作（zuò）業手法依賴很高。

 

8、工藝係（xì）統的（de）熱變形

 

在加（jiā）工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦（cā）熱）或外（wài）部熱（rè）源（環境（jìng）溫度、熱輻射（shè））產熱使（shǐ）工（gōng）藝係統受熱（rè）而發生（shēng）變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精（jīng）密加工中， 工藝係統（tǒng）熱變形引起的加工誤差占加工總（zǒng）誤差的40%-70%。

 

工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工件不（bú）均勻受熱兩種。

 

9、工件內部的殘餘應力

 

殘餘應力的產生（shēng）：

 

（1）毛胚製（zhì）造和熱處理過程中產生的（de）殘餘應力；

 

（2）冷（lěng）校直帶來的殘餘（yú）應力；

 

（3）切削加工帶（dài）來的殘餘應（yīng）力。