​數控機床加工精度常用（yòng）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是評價（jià）加（jiā）工表麵（miàn）幾何（hé）參數的術語。加工（gōng）精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工（gōng）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（chà）小，反之亦然。公差等（děng）級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一（yī）共有20個，其中IT01表示的話（huà）該零（líng）件（jiàn）加工精度最高（gāo）的，IT18表示（shì）的話該零件加工精度（dù）是最（zuì）低的 ，一般上（shàng）IT7、IT8是加工精度（dù）中等級別。

任何加工（gōng）方法所得到的實際參數都（dōu）不會絕對準確，從零件的功能看，隻要加工誤（wù）差在零件圖要（yào）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的裝配質量，零件加工質量包含零件加工精度和表麵質量兩大部分（fèn）。

機械加工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（yǔ）理想幾何參數相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的（de）高低。誤差越大加工（gōng）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、減小機床誤差

（1）提高主（zhǔ）軸部件的製造精度（dù）

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（de）多油鍥動壓軸（zhóu）承；

③采用高精度的靜壓（yā）軸承。

2）應提高與（yǔ）軸承相（xiàng）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（liàng）及調節相（xiàng）應件的徑向跳動範圍（wéi），使誤差補償或相抵消。

（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。

2、對工藝係統進行調整

（1）試切法調整

通過試切—測量尺寸—調整（zhěng）刀具的吃刀量—走（zǒu）刀切削—再試切，如此反複直至達到所需尺寸。此法（fǎ）生產效率低，主要用於單件小批生（shēng）產。

（2）調整法

通（tōng）過預先（xiān）調整好機床、夾具、工件和刀（dāo）具的相對位置獲（huò）得所需尺寸。此法生產率高，主（zhǔ）要用於大（dà）批大量生產。

3、減小刀具磨損

在刀（dāo）具尺寸磨損達到急劇磨損階段（duàn）前就必（bì）須（xū）重新磨刀。

4、減少傳動鏈（liàn）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（jiàn）精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（bié）是（shì）提高工藝係統中薄弱環節的剛度（dù）

1）合理的（de）結構設計

①盡量減少連接麵的（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（jiàn）的結構和截麵形狀。

2）提高連接表麵的接觸剛度

①提高機床部（bù）件中零件（jiàn）間結合麵的質量；

②給（gěi）機床（chuáng）部件以預加載荷（hé）；

③提高工件（jiàn）定位基準麵的精度和減小它的表麵粗糙度值。

3）采用（yòng）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（jù）幾何參數和切削用量，以減小切削力；

2）毛胚分組，盡量（liàng）使調整中毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力

（1）增加（jiā）消除內應力的熱處理工序；

（2）合（hé）理（lǐ）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（jí）裝配基準

1）采用熱（rè）對稱結（jié）構——在變（biàn）速箱中（zhōng），將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體（tǐ）變形減小；

2）合理選擇機床零部件（jiàn）的裝配基準。

（2）減（jiǎn）少熱（rè）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，將粗精加（jiā）工（gōng）工序分開；

3）盡可能將熱源（yuán）從機床分離出（chū）去，減少機床熱變形；

4）對主（zhǔ）軸軸承（chéng）、絲杆螺母副、高（gāo）速運動（dòng）的導軌副等不能分離的熱源，從結（jié）構、潤滑（huá）等方麵改善其摩擦特性，減少發熱（rè）或用隔熱材料；

5）采用強製式風冷、水冷（lěng）等散熱措施（shī）。

（1）均衡溫度場

（2）加速達（dá）到傳（chuán）熱平衡

（3）控（kòng）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（le）近似的刀刃輪廓或近似的傳動關（guān）係進行加工而產生的誤差。加工原理誤差多出現於（yú）螺紋、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（jī）米德基（jī）本蝸杆或法向直廓基（jī）本蝸杆代替漸（jiàn）開線基（jī）本蝸杆，使齒輪漸開線齒形產生（shēng）了誤差。又如車削模數蝸（wō）杆時，由於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（jiē）（即 mπ），其中 m是（shì）模數，而（ér）π是一個無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是有限的（de），選擇配換齒輪時隻（zhī）能將π化為（wéi）近似的分數值（π =3.1415）計（jì）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（chéng）螺距誤差。

在（zài）加工中，一般采用近似加工，在理論（lùn）誤差可以（yǐ）滿足（zú）加工精度要求的前提下（《=10%-15%尺寸公（gōng）差），來提高（gāo）生產率和經濟性。

2、調（diào）整誤差

機（jī）床的調整誤差是指由於（yú）調整不準確而產生（shēng）的誤差。

3、夾具的製造誤差和磨損（sǔn）

夾具的誤差主要指：

（1）定位元件（jiàn）、刀具導向元件（jiàn）、分度機構、夾具體等（děng）的製造誤差；

（2）夾具（jù）裝（zhuāng）配後，以上各種元件工（gōng）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、機床誤差

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

（1）機床導（dǎo）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理想運動方（fāng）向的符合程度。主要包括：

① 導軌在（zài）水平麵內直（zhí）線度Δy和垂直麵內（nèi）的直（zhí）線度Δz（彎曲）；

②前後兩導軌的平行度（dù）（扭曲）；

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

2）導軌導向精度（dù）對（duì）切削加（jiā）工的影響

主要考慮導（dǎo）軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向（xiàng），垂（chuí）直方向引起的導向誤差產生的加工（gōng）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；刨削加工時誤差（chà）敏感方向（xiàng）為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直（zhí）線度引起加（jiā）工表麵直線度（dù）和平麵度（dù）誤差。

（2）機床主軸回轉誤差（chà）

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

1）主軸（zhóu）端麵圓（yuán）跳動（dòng）對加（jiā）工精（jīng）度的影（yǐng）響：

①加工圓柱麵時無影響；

②車、鏜端麵時將產生（shēng）端麵（miàn）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）主軸徑向圓跳動對加工精度的（de）影（yǐng）響：

①若徑向回轉誤差表現（xiàn）為其實際軸線在（zài）y軸坐標方向上作簡諧直線運動（dòng），鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，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（yǐng）響；

②若主軸幾何軸線作偏（piān）心運動，無論車、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（duì）加工精度的影響：

①幾何軸線相對於平均軸線在空間（jiān）成一定錐角的圓錐軌跡，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（chù）偏心值不同；

②幾何軸（zhóu）線（xiàn）在（zài）某一平麵內作擺（bǎi）動，從各截麵看（kàn）相當於實際軸線在一平麵內作簡諧（xié）直線運動，而從軸向看各處跳動（dòng）幅值不同；

③實際上主（zhǔ）軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

（3）機床傳（chuán）動鏈的傳動誤差

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

5、工藝係統（tǒng）受力變形

工藝係統在切削力、夾緊力（lì）、重力和慣性力等作用（yòng）下會產生變形，從而（ér）破壞了已調整（zhěng）好的工藝係統各組成部分的相互（hù）位置關係（xì），導致加工誤差的產生，並影（yǐng）響加工過（guò）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）切削力對加工精度的影響

隻考慮機（jī）床變形，對加（jiā）工軸（zhóu）類（lèi）零件（jiàn）來講，機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中（zhōng）間（jiān）細的鞍（ān）形，即產生圓柱度誤（wù）差。隻考慮（lǜ）工件變形，對加工軸類零件來講，工件受力變形使加工後工（gōng）件呈兩端細、中間（jiān）粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考慮機床或工件的變形，加工後工件的形狀與（yǔ）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）剛度較低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、刀具的製造誤差和（hé）磨損

刀具誤差對加工精度的（de）影響（xiǎng）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）的尺寸精度直接影響（xiǎng）工件（jiàn）的尺寸精度。

（2）成型刀具（如成型車刀、成型（xíng）銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接（jiē）影響（xiǎng）工件的形狀精度。

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒（chǐ）刀具等）的刀刃形狀誤差會影響加工表麵的（de）形狀精（jīng）度。

（4）一般（bān）刀具（如車刀、鏜刀、銑刀），其製造（zào）精度對加（jiā）工精度無直接（jiē）影響，但刀具易磨損（sǔn）。

7、加工現場（chǎng）環境影響

加工現場往往有（yǒu）許多細小金屬屑，這些金屬屑如（rú）果存在與零件定位麵或定位孔位置就會影響零件加工精度，對於高精（jīng）度（dù）加工，一些（xiē）細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素（sù）會被識別（bié）出來但並無十分到位的方法來杜絕，往往對（duì）操作員的（de）作業手法依賴很高。

8、工藝（yì）係統的熱變形

在（zài）加工過程中，由於內部（bù）熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱（rè）輻射）產熱使工藝係統受熱（rè）而發生變形，從而影響加工精度。在大（dà）型（xíng）工件加工和精密加工中， 工藝係統熱變形（xíng）引起的加工誤（wù）差占加工總誤差的40%-70%。

工件熱變形（xíng）對加（jiā）工金的（de）的影響包括（kuò）工件均勻受熱和工件不均勻（yún）受熱兩種。

9、工（gōng）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（chǎn）生的（de）殘餘應力；

（2）冷校（xiào）直帶來的（de）殘（cán）餘應力；

（3）切削加工帶來的殘餘應力。