數控機床加工精度-常用基本知識（下）

四、影響原因

　　1、加工原理誤差（chà）

　加工原（yuán）理誤差（chà）是（shì）指采用（yòng）了近（jìn）似的刀刃輪廓（kuò）或近似的傳動關係進行加工而產生（shēng）的誤（wù）差。加工原理（lǐ）誤差多出現（xiàn）於（yú）螺紋（wén）、齒輪、複雜曲麵加工（gōng）中。

　　例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使滾刀（dāo）製造方便（biàn），采用（yòng）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（le）誤差。又如車削模數蝸杆時，由（yóu）於蝸杆的螺距等於蝸輪的周節（即 mπ），其中 m是模數，而（ér）π是一個無理數，但是車床的配換齒輪的齒數是（shì）有（yǒu）限的，選擇配換齒輪時隻能將π化為近似的分數（shù）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（chà）。

　　在加工中，一（yī）般采用近（jìn）似加（jiā）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（gāo）生（shēng）產率和經濟性。

　　2、調整誤差

　　機床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤差。

　　3、機床誤差

　　機床（chuáng）誤差是指（zhǐ）機床的（de）製造誤差、安裝誤差（chà）和磨損。主要包括機（jī）床導軌導向（xiàng）誤差、機床主軸（zhóu）回轉（zhuǎn）誤差、機（jī）床傳動鏈的（de）傳動誤差。

　　◇機床導（dǎo）軌導向誤差

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

　　① 導軌在水平麵內直線度Δy和垂直麵內的直線度Δz（彎（wān）曲）；

　　②前後兩導軌的平行度（扭曲）；

　　③ 導軌（guǐ）對主軸回轉軸線在水平（píng）麵內（nèi）和垂直麵內（nèi）的平行度誤（wù）差或垂（chuí）直度（dù）誤差。

　　2、導（dǎo）軌導向精度對切（qiē）削加工的影響主要考慮導軌誤差引起刀具與工件（jiàn）在誤差敏感方向的相（xiàng）對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方（fāng）向，垂直方向引起的（de）導向誤差產生的加工誤差可以（yǐ）忽略；鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化；刨削（xuē）加工時誤差敏感方（fāng）向為垂直方向（xiàng），床身導軌在垂（chuí）直平麵內（nèi）的直線度引起加工表麵直線度和（hé）平麵度誤差。

　　◇機床主軸回轉誤差

　　機床（chuáng）主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對於理想回轉軸線（xiàn）的漂移（yí）。主要包括主軸端麵圓跳（tiào）動、主軸徑向圓跳動、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：

     ①加工圓柱麵時無影響（xiǎng）；

     ②車、鏜端麵時將產（chǎn）生端麵（miàn）與圓柱麵軸（zhóu）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（chà）。

　　2、主軸徑向圓（yuán）跳動對加工精度的影響（xiǎng）：

     ①若徑向回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（táng）出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑（jìng）向圓跳動幅值；而車（chē）床車出的孔沒什麽（me）影響；

     ②若主（zhǔ）軸（zhóu）幾（jǐ）何軸線（xiàn）作偏（piān）心運動，無論車、鏜都能（néng）得到一個半徑為（wéi）刀尖（jiān）到平均軸線距離的圓。

　　3、主軸幾何軸線傾角（jiǎo）擺動對加工精度的影響：

     ①幾何軸線相對於平（píng）均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截（jié）麵（miàn）看相當於幾何軸心繞平均軸心作偏心（xīn）運動，而從軸向看各處偏心值不（bú）同（tóng）；

     ②幾何軸線在某（mǒu）一（yī）平麵內作擺動，從各（gè）截（jié）麵看（kàn）相當於實（shí）際軸線在一平麵內作簡諧直線運動（dòng），而從軸向（xiàng）看各處（chù）跳動幅值（zhí）不同；

     ③實際上主（zhǔ）軸幾（jǐ）何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

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

　　④夾具的製（zhì）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（de）製造誤差；

                     2）夾具裝配後，以上各種元件工作麵間的相對尺（chǐ）寸誤差；

                      3）夾具在使用過程中工作表麵的磨損。金屬加工（gōng）微信，內（nèi）容不（bú）錯，值得關注。

　　⑤刀具的製造誤差和磨損：刀具誤差對加工（gōng）精度的影響根據刀具的種（zhǒng）類不同而異。

　　1）定尺寸刀具（如鑽（zuàn）頭、鉸刀、鍵槽銑（xǐ）刀（dāo）及圓拉刀等）的尺寸精度直（zhí）接影響工（gōng）件的尺寸精度。

　　2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂（shā）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。

　　⑥工藝（yì）係統受力變形

　　工藝係（xì）統在（zài）切削力、夾緊力、重力（lì）和慣性力等作用下會產生變形，從而破（pò）壞了已調整好的（de）工藝（yì）係統各組成（chéng）部分（fèn）的（de）相互位置關係，導致加工誤（wù）差的產生，並影（yǐng）響加工過程（chéng）的穩定性。主要考慮機床變形、工（gōng）件變形以及工藝係（xì）統的總變形。

　　切削力對（duì）加工（gōng）精度的影響

　　隻考慮（lǜ）機床變形，對加工軸類零件來講，機床受力變形使加工工（gōng）件呈兩端粗、中間細（xì）的鞍形，即產（chǎn）生圓柱度誤差。隻考慮工件變形，對加工軸（zhóu）類零（líng）件來講（jiǎng），工件受力變（biàn）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（dān）獨考慮機床或（huò）工件的變（biàn）形（xíng），加工後工件的形狀與加工的軸類零件相反。

　　夾緊力對加工精度的影響

　　工件裝（zhuāng）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。

　　⑦工藝係統的（de）熱變形

　　在加工過程中，由於內部熱源（yuán）（切削熱（rè）、摩擦熱）或外（wài）部熱源（環境（jìng）溫度、熱輻射）產熱使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（gōng）和精密加工中， 工藝（yì）係（xì）統熱變形引起（qǐ）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。

　　工件內部的殘餘應力

　　殘餘應力的產生（shēng）：1）毛胚（pēi）製造和熱處理過程中產生的（de）殘餘應力；

                   2）冷校直帶（dài）來（lái）的殘餘應力；

                   3）切削加（jiā）工帶來的（de）殘餘應力。

　　⑨加工現場環境影響

　　加工現場往往有許多細（xì）小金屬（shǔ）屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵或定位孔（kǒng）位置就會影響零件加工精度，對於高（gāo）精度加工，一些細小到（dào）目（mù）視不到的（de）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（de）方法來杜絕，往往對操作員的作業手法依賴很高（gāo）。

　五（wǔ）、測量方法

　　加工精度根據不同的加工精度內容以及精度要求，采用（yòng）不同的測量方法。一般來（lái）說有以下幾類方法：

　　1、按是否直接測量被測參數，可分為直接測量和間（jiān）接（jiē）測量。

　　直接測（cè）量：直接測量被測參數（shù）來獲得被測尺寸。例如用卡尺、比較儀測（cè）量。間接測量：測量與被測尺寸有關的幾何參（cān）數，經過計算獲得被測尺寸。

　　顯然，直接測量比（bǐ）較直觀，間接測量比較繁瑣。一般當被測尺寸或用直接測量達不到精度要求時，就不得不采用間接測量。

　　2、按量具量（liàng）儀的（de）讀數值是否（fǒu）直接表示被測尺（chǐ）寸的數（shù）值，可分為測量和相（xiàng）對測量。

　　測量：讀數（shù）值直接表示被測尺（chǐ）寸的大小、如用遊標卡尺測量。

　　相（xiàng）對測量（liàng）：讀數值隻表示被測尺寸（cùn）相對於標準量的偏差。如用比較儀測量軸的直徑，需先用（yòng）量塊調（diào）整好儀器（qì）的零位，然後進行測（cè）量（liàng），測得值是被側軸的直徑相對於（yú）量塊尺寸的差值，這就是（shì）相對（duì）測量。一般說（shuō）來（lái）相對測量的精度比較高些，但（dàn）測量比較麻煩（fán）。

　　3、按被測表麵與量具量儀的測量頭是否接觸，分為接觸測量和非接觸測量。

　　接觸測量：測量頭與被（bèi）接觸表麵接觸，並有機（jī）械作用的測量力存在。如用千分（fèn）尺測量零件。

　　非接觸測量：測量頭不與被測零件表麵相接觸，非接觸測量可避免測量（liàng）力對測量結果的影響。如（rú）利（lì）用投影法、光（guāng）波幹涉法測量等。

　　4、按一次測量參數的多少，分為單項測量和綜合測量（liàng）。

　　單項測量；對被測零件的每個參數（shù）分別單獨（dú）測量（liàng）。

　　綜合測量：測量反映零件有關參（cān）數的綜合指標。如用工具顯微鏡測量螺紋時，可分別測（cè）量出螺紋實際（jì）中徑、牙（yá）型半角誤差和螺（luó）距累積誤差等。

　　綜合（hé）測量一般效率比較高，對（duì）保證零件的互換性更為可靠，常用於完工零件的檢驗。單項測量能（néng）分別確定每一參數的誤差，一般用於工藝分析、工序檢驗及（jí）被指定參（cān）數的測量。

　　5、按（àn）測量在加工過程中所起（qǐ）的作（zuò）用，分（fèn）為主動測量和被動測量。

　　主動測量：工件在加工過程中（zhōng）進行（háng）測量，其結果直接用來控製零件的加（jiā）工過程（chéng），從而及時防治廢品的產生。

　　被動測量：工件加（jiā）工後進行的測量。此種測量（liàng）隻能判別加工件是否合格，僅限於發現（xiàn）並剔除廢品。

　　6、按被測零件（jiàn）在測量過程中所（suǒ）處的（de）狀態（tài），分為靜（jìng）態測量和動態測（cè）量。

　　靜態測量；測量相對靜（jìng）止（zhǐ）。如千分尺測量直徑。

　　動態測量；測（cè）量時被測表麵與（yǔ）測量頭模擬工作狀態（tài）中作相對運（yùn）動。

　　動態測量方法能反映出零件接近使（shǐ）用狀態下（xià）的情況，是測（cè）量技術（shù）的發（fā）展方向。