​數控機床加工精度常用的基本知識

加（jiā）工精度主（zhǔ）要用於生產產品（pǐn）程度，加工精（jīng）度與加工誤差都是評（píng）價加工表麵幾何參數的術（shù）語。加工精度用（yòng）公差等級衡量（liàng），等（děng）級值越小，其（qí）精度越（yuè）高；加工誤差用數值表示，數值越大，其誤差越大。加工精度高（gāo），就是加工誤差小，反之亦然。公差等級從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個，其（qí）中IT01表示的（de）話該零件加工精度最高的，IT18表示的話該（gāi）零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工（gōng）精度中等級別。

任何加工方法（fǎ）所得到的實際（jì）參數都不會絕對準（zhǔn）確，從零件的功能看，隻要加工誤差在（zài）零件圖要求的公差範圍（wéi）內（nèi），就認為保證了加工精度（dù）。

機器的質量取決於零件的（de）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（dù）和表麵質量（liàng）兩大部分（fèn）。

機械（xiè）加工（gōng）精度是指零件加工後的實際幾何（hé）參數（尺（chǐ）寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合（hé）的程（chéng）度。它們之間的差異（yì）稱為加工（gōng）誤差。加工誤差的大小反映了加（jiā）工精度（dù）的高低。誤（wù）差越大加工精度越低，誤（wù）差越小加工精度（dù）越高。

一、加工精度的調整方法

1、減小機床誤差

（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（dù）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（de）加工（gōng）精度；

②提高與軸承相配合表麵的加工精度；

③測量及調節相應件的徑向跳（tiào）動範圍，使誤差補（bǔ）償或相抵（dǐ）消。

（2）對（duì）滾動軸承適當預緊

①可消除間隙；

②增加軸承剛（gāng）度；

③均化（huà）滾動體誤差。

（3）使主軸回轉精度不反映到工件上（shàng）。

2、對工藝係統進（jìn）行（háng）調整

（1）試切法調整

通（tōng）過試切—測量尺寸—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（cùn）。此法生產效率低（dī），主要用於單（dān）件小批生產。

（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，主要用於大批大量生產。

3、減小刀具磨損

在刀具尺（chǐ）寸磨損達到（dào）急劇（jù）磨損階段前就必須重（chóng）新磨刀。

4、減少傳動鏈傳（chuán）動誤差

（1）傳動件（jiàn）數少，傳（chuán）動鏈短，傳（chuán）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（mò）端的傳動副，其傳動比應越小；

（3）末（mò）端件精度應高（gāo）於其他傳動件。

5、減小工藝係統的（de）受力變形

（1）提高（gāo）係統的剛度，特別是提高工藝係統（tǒng）中薄弱環（huán）節的剛度

1）合理的結構設（shè）計

①盡量減少連接（jiē）麵的數目；

②防止有局部低剛度（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（gāo）連（lián）接表麵的接觸剛度

①提高機床部（bù）件中（zhōng）零件間結（jié）合麵（miàn）的質量（liàng）；

②給機床部件以預加載（zǎi）荷；

③提高工件定位基準麵的精度和減小它的表（biǎo）麵粗糙度值。

3）采用合理的裝（zhuāng）夾和定位方式

（2）減小載荷及其變化

1）合理選擇（zé）刀具幾何參數和切削用量，以減小（xiǎo）切削力；

2）毛胚分組，盡量使調整（zhěng）中毛胚加工餘量均勻。

6、減少殘餘應力（lì）

（1）增加消除內應力的熱處理工序；

（2）合理安排工藝過（guò）程（chéng）。

7、減小工藝係統熱變形

（1）采用（yòng）合理的機床部（bù）件結構及裝配基準

1）采用熱對稱結構——在變速箱中，將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置，可使箱壁溫升（shēng）均勻，箱體變形減小；

2）合（hé）理選擇機（jī）床零部件的裝配基準。

（2）減少熱源的發熱和隔離熱源

1）采用較（jiào）小的切削用量；

2）零件精度要求（qiú）高時，將粗（cū）精加工（gōng）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（sī）杆（gǎn）螺母副、高速運動的（de）導軌副等不能分離的（de）熱（rè）源，從結構、潤滑等方麵改善其摩擦特性，減少發熱或用隔熱材（cái）料；

5）采用強製式（shì）風冷、水（shuǐ）冷等散熱措施。

（1）均衡溫度場

（2）加速達到傳熱平衡

（3）控製環境（jìng）溫（wēn）度

二、加工精度誤（wù）差的原因

1、加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的刀（dāo）刃輪廓或近似的傳動關（guān）係進行加工而產（chǎn）生的誤差。加（jiā）工原理誤差（chà）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（dāo），為（wéi）使（shǐ）滾刀製造方便，采用了阿基米德基本蝸杆或（huò）法向直廓基本蝸杆代替漸開線（xiàn）基本蝸杆（gǎn），使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸杆時，由於蝸（wō）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（shù），但是車床的（de）配換齒輪的（de）齒數是有（yǒu）限的，選擇配換（huàn）齒（chǐ）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（jù）對於工件成形運動（螺旋運動）的不準確，造成螺距（jù）誤差。

在加（jiā）工（gōng）中，一般采用（yòng）近似加工，在理（lǐ）論誤差可以滿足加工精（jīng）度要求的（de）前提下（《=10%-15%尺寸公差），來提高生產率和經濟（jì）性。

2、調整誤差

機床的調整誤差是（shì）指由於調整不準確而（ér）產生的誤差。

3、夾具的（de）製造誤差和磨損

夾具的（de）誤差主要指：

（1）定（dìng）位元（yuán）件、刀具導向元（yuán）件（jiàn）、分度機（jī）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（chà）；

（3）夾具在使用過程中工作（zuò）表麵的磨損。

4、機床誤差

機床誤差是指機床（chuáng）的製造誤（wù）差、安裝誤差和磨（mó）損。主要包括機床導軌導向（xiàng）誤差、機床主軸回轉誤差、機（jī）床傳動（dòng）鏈的傳動誤差。

（1）機床（chuáng）導軌（guǐ）導向誤差

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

① 導軌（guǐ）在水平麵（miàn）內直線度Δy和垂（chuí）直（zhí）麵內的直線度Δz（彎曲）；

②前後兩導軌的平行（háng）度（扭曲）；

③ 導軌對主軸回轉軸線在水平麵內和（hé）垂直麵內的（de）平行度誤差或（huò）垂直度誤差。

2）導（dǎo）軌導（dǎo）向精度對切削加工的（de）影響

主要考慮導軌（guǐ）誤差引起刀具與工件在（zài）誤差敏感方（fāng）向的相對位移。車削加（jiā）工時誤差敏感方向為水平（píng）方向（xiàng），垂直方向引起的（de）導向誤差產生的加（jiā）工誤差可以（yǐ）忽略；鏜削加工時誤差敏感（gǎn）方向（xiàng）隨刀具回轉而（ér）變化；刨削加工時誤差敏（mǐn）感方向為垂直方向，床身導軌在垂直平麵內的直線度引起加工表麵直線度和平麵（miàn）度誤差。

（2）機床主軸回轉誤差

機床主軸回轉誤差是指實（shí）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（tiào）動、主軸徑向圓（yuán）跳（tiào）動、主軸幾何軸線傾（qīng）角擺動。

1）主軸端麵圓跳動對加（jiā）工精度的影響：

①加工圓柱麵時無影響；

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

③加工螺紋時（shí），將產生螺距周期誤差。

2）主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

①若（ruò）徑向（xiàng）回轉誤差表現為（wéi）其實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動，鏜床鏜出（chū）的孔為橢圓（yuán）形孔，圓度誤差為徑向圓跳動幅值；而車床（chuáng）車出的孔（kǒng）沒什麽影響；

②若主軸幾何軸線作（zuò）偏心運動（dòng），無論車（chē）、鏜（táng）都能得到（dào）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（gōng）精度的影（yǐng）響：

①幾何（hé）軸線相對於平（píng）均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡（jì），從各截麵看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動，而從軸（zhóu）向看各處（chù）偏心值不同；

②幾何軸線（xiàn）在某一平麵內作擺動（dòng），從各截麵看（kàn）相當於實際軸（zhóu）線在一平（píng）麵內作簡諧直（zhí）線運動，而從軸（zhóu）向看各處跳動幅值不同；

③實際上（shàng）主軸幾何軸線（xiàn）的傾角擺動（dòng）為上述兩種的疊加。

（3）機床（chuáng）傳動鏈的傳動誤差

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

5、工藝係（xì）統受力變形

工藝（yì）係統在切削力、夾緊力、重力和慣性（xìng）力等作用下會產生變形，從而（ér）破壞了已調整（zhěng）好的工藝係統各（gè）組（zǔ）成部分（fèn）的相互位置關（guān）係，導致（zhì）加工誤差的產（chǎn）生（shēng），並影響加工過程的穩（wěn）定性。主要考慮機床（chuáng）變形、工件變形以及工藝係（xì）統的總變形。

（1）切削力對加工精度的影響

隻考慮機床變形，對加工軸類零件來講，機床（chuáng）受力變形（xíng）使加工工件呈兩端粗（cū）、中間細的鞍形，即（jí）產生圓柱度誤差。隻考慮工（gōng）件變形，對加工軸類零件來講，工件受力（lì）變形使加工後工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講，單獨考（kǎo）慮機床或工件的變形，加工（gōng）後工件的形狀（zhuàng）與加工的軸類零（líng）件（jiàn）相反。

（2）夾緊力（lì）對加工精度的影響

工件裝（zhuāng）夾時，由於（yú）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，造成的加工（gōng）誤差。

6、刀具的製造誤差和磨損

刀具誤差對加工精度的（de）影響根據刀具的種類（lèi）不同而異。

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

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

（3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾（gǔn）刀、插齒刀具等（děng））的刀刃形狀誤差會影響（xiǎng）加工表麵的形狀精度。

（4）一般刀具（jù）（如（rú）車刀、鏜（táng）刀、銑刀），其製造精度對加工精（jīng）度無直接影響，但刀具易磨損（sǔn）。

7、加工現場環境影響

加工現場往往有許多細小金屬（shǔ）屑，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零件加工（gōng）精度，對於高（gāo）精度加工，一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但並無十分到位的方法來杜絕，往（wǎng）往對操作員的作業手法依賴很高。

8、工藝係（xì）統的熱變形

在加工過（guò）程中，由於內部熱源（切（qiē）削熱（rè）、摩擦熱）或外部熱源（環境溫度、熱輻射）產熱使（shǐ）工藝係統受熱而發生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和（hé）精密加工中， 工藝係統熱變（biàn）形引起的加工誤差（chà）占加（jiā）工總誤差的40%-70%。

工件熱（rè）變形對加（jiā）工金的的影響包括（kuò）工件均勻受熱和工（gōng）件不均勻受熱兩種。

9、工件內部的殘餘（yú）應（yīng）力（lì）

殘餘應力的產生：

（1）毛胚製造和熱處理（lǐ）過程中（zhōng）產生的殘（cán）餘應（yīng）力；

（2）冷校直帶來的殘餘應力；

（3）切（qiē）削加工帶來的殘餘應力。