数控加工精度-数控加工精度

第4章 数控加工质量
5) 刀具误差 刀具的制造和磨损是产生刀具误差的主要原因。刀具误 差对加工精度的影响，因刀具的种类、材料等的不同而异。 （1）定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、镗刀块 及圆拉刀等）的尺寸精度将直接影响工件的尺寸精度。 （2） 成型刀具（如成型车刀、成型铣刀、成型砂轮等） 的形状精度将直接影响工件的形状精度。
第4章 数控加工质量
采用近似的成型运动或近似的刀刃轮廓，虽然会带来加工 原理误差， 但往往可简化机床结构或刀具形状，提高生产效 率，且能得到满足要求的加工精度。因此，只要这种方法产生 的误差不超过允许的误差精度，往往比准确的加工方法能获得 更好的经济效果，在生产中仍能得到广泛的应用。
第4章 数控加工质量
第4章 数控加工质量
（4） 一般刀具（如车刀、铣刀、镗刀）的制造精度对 加工精度没有直接影响。
刀具在切削过程中都不可避免地要产生磨损，刀具的磨 损会影响刀具与工件被加工表面的相对位置，直接造成工件 的尺寸误差和形状误差。
第4章 数控加工质量
2. 工艺系统受力变形引起的加工误差
工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力 等的作用下， 会产生相应的变形（一般来说，工艺系统的受 力变形通常是弹性变形），从而破坏已调好的刀具与工件之 间的正确位置，使工件产生几何形状误差和尺寸误差。
2) 调整误差
（1） 试切法。单件小批生产中普遍采用试切法。加工时 先在工件上试切，根据测得的尺寸与图样要求的差值，来调 整刀具与工件的相对位置，然后再进行试切、再测量、再调 整，直至符合规定的尺寸要求后才正式切削出整个待加工表 面。用试切法所带来的调整误差有测量误差、机床进给机构 的位移误差。
第4章 数控加工质量
第4章 数控加工质量
(1) 尺寸精度：限制加工表面与其基准间的尺寸误差不 超过一定的范围。
(2) 几何形状精度：限制加工表面的宏观几何形状误差， 如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。
(3) 相互位置精度：限制加工表面与其基准间的相互位 置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。
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（2） 调整法。在成批大量的生产中，广泛采用试切法 （或样件、样板）调整好刀具与工件的相对位置，然后保持 这种相对位置不变来加工一批零件，从而获得所要求的零件 尺寸。
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3) 机床误差
（1） 主轴回转误差。机床主轴是用来传递主要切削运动 并带动工件或刀具作回转运动的重要零件。其回转运动精度 是机床主要精度指标之一，主要影响零件加工表面的几何形 状精度、位置精度和表面粗糙度。主轴回转误差主要包括其 径向圆跳动、轴向窜动和摆动。
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4.1 加工精度 4.2 表面质量
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4.1 加 工 精 度
4.1.1 加工精度的概念 所谓加工精度，是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何
形状和相互位置）的实际值与理想值之间的符合程度，而它们 之间的偏离程度（即差异）则为加工误差。加工误差的大小反 映了加工精度的高低。加工精度包括如下三个方面。
例如车削细长轴时，在切削力的作用下，工件因弹性变 形而出现“让刀”现象，使工件产生腰鼓形的圆柱度误差， 如图4-3(a)所示。又如，在内圆磨床上用横向切入法磨孔时， 由于内圆磨头主轴的弯曲变形， 磨出的孔会出现带有锥度的 圆柱度误差，如图4-3(b)所示。
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图4-3 (a) 腰鼓形圆柱度误差； (b) 带有锥度的圆柱度误差
造成主轴径向圆跳动的主要原因是轴径与轴承孔圆度不 高、轴承滚道的形状误差、轴与孔安装后不同轴以及滚动体 误差等。主轴径向圆跳动将造成工件的形状误差。
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（2） 导轨误差。导轨是确定机床主要部件相对位置的 基准件，也是运动的基准，它的各项误差直接影响着工件的 精度。以数控车床为例， 当床身导轨在水平面内出现弯曲 （前凸）时，工件上产生腰鼓形（如图4-1(a)所示）误差； 当床身导轨与主轴轴心在垂直面内不平行时，工件上会产生 鞍形（如图4-1(b)所示）误差；而当床身导轨与主轴轴心在 水平面内不平行时，工件上会产生锥形（如图4-1(c)所示）误 差。
第4来自百度文库 数控加工质量
图4-5 机床热变形对加工精度的影响 (a) 车床的热变形； (b) 铣床的热变形
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2) 工件的热变形
产生工件热变形的主要原因是切削热的作用，工件因受 热膨胀而影响其尺寸精度和形状精度。
4.1.2 影响加工精度的主要因素 1. 工艺系统的几何误差 1) 加工原理误差 加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮
廓进行加工而产生的误差。
由于数控机床一般只具有直线和圆弧插补功能（少数数控 机床具备抛物线和螺旋线插补功能），因而即便是加工一条平 面曲线， 也必须用许多很短的折线段或圆弧去逼近它。刀具 连续地将这些小线段加工出来，也就得到了所需的曲线形状。 逼近的精度可由每根线段的长度来控制。因此，在曲线或曲面 的数控加工中， 刀具相对于工件的成型运动是近似的。
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图4-1 (a) 腰鼓形； (b) 鞍形； (c) 锥形
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4) 夹具误差
产生夹具误差的主要原因是各夹具元件的制造、装配及 夹具在使用过程中工作表面的磨损。
夹具误差将直接影响到工件表面的位置精度及尺寸精度， 其中对加工表面的位置误差影响最大。
为了减少夹具误差所造成的加工误差，夹具的制造误差 必须小于工件的公差，一般常取工件公差的1/3～1/5。对于 容易磨损的定位元件和导向元件，除应采用耐磨性好的材料 制造外，还应采用可拆卸结构，以便磨损到一定程度时能及 时更换。
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3. 工艺系统热变形产生的误差及改善措施
1) 机床的热变形
引起机床热变形的因素主要有电动机、电器和机械动力源 的能量损耗转化发出的热；传动部件、运动部件在运动过程中 发生的摩擦热；切屑或切削液落在机床上所传递的切削热； 还有外界的辐射热等。这些热都将或多或少地使机床床身、 工作台和主轴等部件发生变形， 如图4-5所示。