數控工具機加工精度最常用的知識,這些你都清楚嘛?

2019-10-20     坦嘉精密TANJA

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加工表面幾何參數的術語。加工精度用公差等級衡量,等級值越小,其精度越高;加工誤差用數值表示,數值越大,其誤差越大。加工精度高,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,其中IT01表示的話該零件加工精度最高的,IT18表示的話該零件加工精度是最低的 ,一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。

任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確,從零件的功能看,只要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的裝配質量,零件加工質量包含零件加工精度和表面質量兩大部分。

機械加工精度是指零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差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低,誤差越小加工精度越高。



 一、加工精度的調整方法

1、減小工具機誤差

(1)提高主軸部件的製造精度

1)應提高軸承的迴轉精度 :

選用高精度的滾動軸承;

採用高精度的多油鍥動壓軸承;

採用高精度的靜壓軸承。

 2)應提高與軸承相配件的精度:

提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度;

提高與軸承相配合表面的加工精度;

測量及調節相應件的徑向跳動範圍,使誤差補償或相抵消。

(2)對滾動軸承適當預緊

可消除間隙;

增加軸承剛度;

均化滾動體誤差。

(3)使主軸迴轉精度不反映到工件上。

2、對工藝系統進行調整

(1)試切法調整

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



(2)調整法

通過預先調整好工具機、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、減少傳動鏈傳動誤差

(1)傳動件數少,傳動鏈短,傳動精度高;

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

(3)末端件精度應高於其他傳動件。

5、減小工藝系統的受力變形

(1)提高系統的剛度,特別是提高工藝系統中薄弱環節的剛度

1)合理的結構設計

儘量減少連接面的數目;

防止有局部低剛度環節出現;

應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截面形狀。

 2)提高連接表面的接觸剛度

提高工具機部件中零件間結合面的質量;

給工具機部件以預加載荷;

提高工件定位基準面的精度和減小它的表面粗糙度值。

 3)採用合理的裝夾和定位方式

 (2)減小載荷及其變化

1)合理選擇刀具幾何參數和切削用量,以減小切削力;

2)毛胚分組,儘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工序;

(2)合理安排工藝過程。

7、減小工藝系統熱變形

(1)採用合理的工具機部件結構及裝配基準

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

2)合理選擇工具機零部件的裝配基準。

(2)減少熱源的發熱和隔離熱源

 1)採用較小的切削用量;

2)零件精度要求高時,將粗精加工工序分開;

3)儘可能將熱源從工具機分離出去,減少工具機熱變形;

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、潤滑等方面改善其摩擦特性,減少發熱或用隔熱材料;

5)採用強制式風冷、水冷等散熱措施。

(3)均衡溫度場

(4)加速達到傳熱平衡

(5)控制環境溫度

 二、加工精度誤差的原因

1、加工原理誤差

加工原理誤差是指採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差。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲面加工中。

例如,加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀,為使滾刀製造方便,採用了阿基米德基本蝸杆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,但是車床的配換齒輪的齒數是有限的,選擇配換齒輪時只能將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,一般採用近似加工,在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下(《=10%-15%尺寸公差),來提高生產率和經濟性。

 2、調整誤差

工具機的調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

 3、夾具的製造誤差和磨損

夾具的誤差主要指:

(1)定位元件、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,以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差;

(3)夾具在使用過程中工作表面的磨損。

 4、工具機誤差

工具機誤差是指工具機的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括工具機導軌導向誤差、工具機主軸迴轉誤差、工具機傳動鏈的傳動誤差。

 (1)工具機導軌導向誤差

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向的符合程度。主要包括:

導軌在水平面內直線度Δy和垂直面內的直線度Δz(彎曲);

前後兩導軌的平行度(扭曲);

導軌對主軸迴轉軸線在水平面內和垂直面內的平行度誤差或垂直度誤差。

2)導軌導向精度對切削加工的影響

主要考慮導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,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迴轉而變化;刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向,床身導軌在垂直平面內的直線度引起加工表面直線度和平面度誤差。

(2)工具機主軸迴轉誤差

工具機主軸迴轉誤差是指實際迴轉軸線對於理想迴轉軸線的漂移。主要包括主軸端面圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

1)主軸端面圓跳動對加工精度的影響:

加工圓柱面時無影響;

車、鏜端面時將產生端面與圓柱面軸線垂直度誤差或端面平面度誤差;

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影響:

若徑向迴轉誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動,鏜床鏜出的孔為橢圓形孔,圓度誤差為徑向圓跳動幅值;而車床車出的孔沒什麼影響;

若主軸幾何軸線作偏心運動,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加工精度的影響:

幾何軸線相對於平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡,從各截面看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心運動,而從軸向看各處偏心值不同;

幾何軸線在某一平面內作擺動,從各截面看相當於實際軸線在一平面內作簡諧直線運動,而從軸向看各處跳動幅值不同;

實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

(3)工具機傳動鏈的傳動誤差

工具機傳動鏈的傳動誤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、工藝系統受力變形

工藝系統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形,從而破壞了已調整好的工藝系統各組成部分的相互位置關係,導致加工誤差的產生,並影響加工過程的穩定性。主要考慮工具機變形、工件變形以及工藝系統的總變形。

(1)切削力對加工精度的影響

只考慮工具機變形,對加工軸類零件來講,工具機受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形,即產生圓柱度誤差。只考慮工件變形,對加工軸類零件來講,工件受力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,單獨考慮工具機或工件的變形,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面的形狀精度。

(4)一般刀具(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、加工現場環境影響

加工現場往往有許多細小金屬屑,這些金屬屑如果存在與零件定位面或定位孔位置就會影響零件加工精度,對於高精度加工,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,往往對操作員的作業手法依賴很高。

8、工藝系統的熱變形

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)產熱使工藝系統受熱而發生變形,從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工中, 工藝系統熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的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均勻受熱兩種。

 9、工件內部的殘餘應力

殘餘應力的產生:

(1)毛胚製造和熱處理過程中產生的殘餘應力;

(2)冷校直帶來的殘餘應力;

(3)切削加工帶來的殘餘應力。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/PMme7G0BMH2_cNUgZ4Nv.html