如何提高機(jī)械加工的精度?
作為機(jī)械人，天天和加工打交道，離不開(kāi)精度，但你對(duì)加工精度真的了解么？今天小編帶給大家加工精度的詳細(xì)解讀！
加工精度是加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。理想的幾何參數(shù)，對(duì)尺寸而言，就是平均尺寸；對(duì)表面幾何形狀而言，就是絕對(duì)的圓、圓柱、平面、錐面和直線(xiàn)等；對(duì)表面之間的相互位置而言，就是絕對(duì)的平行、垂直、同軸、對(duì)稱(chēng)等。零件實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱(chēng)為加工誤差。
01
加工精度簡(jiǎn)介
加工精度主要用于生產(chǎn)產(chǎn)品程度，加工精度與加工誤差都是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的術(shù)語(yǔ)。加工精度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)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(jí)從IT01，IT0，IT1，IT2，IT3至IT18一共有20個(gè)，其中IT01表示的話(huà)該零件加工精度最高的，IT18表示的話(huà)該零件加工精度是最低的 ，一般上IT7、IT8是加工精度中等級(jí)別。
任何加工方法所得到的實(shí)際參數(shù)都不會(huì)絕對(duì)準(zhǔn)確，從零件的功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認(rèn)為保證了加工精度。
準(zhǔn)確度和精密度的區(qū)別：
1、準(zhǔn)確度
指得到的測(cè)定結(jié)果與真實(shí)值之間的接近程度。測(cè)量的準(zhǔn)確度高，是指系統(tǒng)誤差較小，這時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值偏離真值較少，但數(shù)據(jù)分散的情況，即偶然誤差的大小不明確。
2、精密度
指使用同種備用樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)定所得到的結(jié)果之間的重現(xiàn)性、一致性。有可能精密度高，但精確度是不準(zhǔn)確的。例如，使用1mm的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定得到的三個(gè)結(jié)果分別為1.051、1.053、1.052，雖然它們的精密度高，但卻是不準(zhǔn)確的。
準(zhǔn)確度表示測(cè)量結(jié)果的正確性，精密度表示測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和重現(xiàn)性，精密度是準(zhǔn)確度的前提條件。
02
相關(guān)內(nèi)容
1. 尺寸精度
指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。
2. 形狀精度
指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。
3. 位置精度
指加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置精度差別。
4. 相互關(guān)系
通常在設(shè)計(jì)機(jī)器零件及規(guī)定零件加工精度時(shí)，應(yīng)注意將形狀誤差控制在位置公差內(nèi)，位置誤差又應(yīng)小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面，其形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求，位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。
03
提高加工精度的方法
1.對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整
試切法調(diào)整
通過(guò)試切—測(cè)量尺寸—調(diào)整刀具的吃刀量—走刀切削—再試切，如此反復(fù)直至達(dá)到所需尺寸。此法生產(chǎn)效率低，主要用于單件小批生產(chǎn)。
調(diào)整法
通過(guò)預(yù)先調(diào)整好機(jī)床、夾具、工件和刀具的相對(duì)位置獲得所需尺寸。此法生產(chǎn)率高，主要用于大批大量生產(chǎn)。
2.減小機(jī)床誤差
1）提高主軸部件的制造精度
應(yīng)提高軸承的回轉(zhuǎn)精度 ：
①選用高精度的滾動(dòng)軸承；
②采用高精度的多油鍥動(dòng)壓軸承；
③采用高精度的靜壓軸承
應(yīng)提高與軸承相配件的精度：
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面的加工精度；
③測(cè)量及調(diào)節(jié)相應(yīng)件的徑向跳動(dòng)范圍，使誤差補(bǔ)償或相抵消。
2）對(duì)滾動(dòng)軸承適當(dāng)預(yù)緊
①可消除間隙；
②增加軸承剛度；
③均化滾動(dòng)體誤差。
3）使主軸回轉(zhuǎn)精度不反映到工件上
3.減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差
1）傳動(dòng)件數(shù)少，傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)精度高；
2）采用降速傳動(dòng)（i<1），是保證傳動(dòng)精度的重要原則，且越接近末端的傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比應(yīng)越??；
3）末端件精度應(yīng)高于其他傳動(dòng)件。
4.減小刀具磨損
在刀具尺寸磨損達(dá)到急劇磨損階段前就必須重新磨刀。
5.減小工藝系統(tǒng)的受力變形
主要從：
（1）提高系統(tǒng)的剛度，特別是提高工藝系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)的剛度；
（2）減小載荷及其變化。
提高系統(tǒng)剛度：
（1）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）盡量減少連接面的數(shù)目；
2）防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)；
3）應(yīng)合理選擇基礎(chǔ)件、支撐件的結(jié)構(gòu)和截面形狀。
（2）提高連接表面的接觸剛度
1）提高機(jī)床部件中零件間結(jié)合面的質(zhì)量；
2）給機(jī)床部件以預(yù)加載荷；
3）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小它的表面粗糙度值。
（3）采用合理的裝夾和定位方式
減小載荷及其變化：
（1）合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量，以減小切削力；
（2）毛胚分組，盡量使調(diào)整中毛胚加工余量均勻。
6.減小工藝系統(tǒng)熱變形
（1）減少熱源的發(fā)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(shí)，將粗精加工工序分開(kāi)；
3）盡可能將熱源從機(jī)床分離出去，減少機(jī)床熱變形；
4）對(duì)主軸軸承、絲桿螺母副、高速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌副等不能分離的熱源，從結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑等方面改善其摩擦特性，減少發(fā)熱或用隔熱材料；
5）采用強(qiáng)制式風(fēng)冷、水冷等散熱措施。
（2）均衡溫度場(chǎng)
（3）采用合理的機(jī)床部件結(jié)構(gòu)及裝配基準(zhǔn)
1）采用熱對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)——在變速箱中，將軸、軸承、傳動(dòng)齒輪等對(duì)稱(chēng)布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減小；
2）合理選擇機(jī)床零部件的裝配基準(zhǔn)。
（4）加速達(dá)到傳熱平衡
（5）控制環(huán)境溫度
7.減少殘余應(yīng)力
（1）增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序
（2）合理安排工藝過(guò)程
04
影響加工精度的因素
1. 加工原理誤差
加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。加工原理誤差多出現(xiàn)于螺紋、齒輪、復(fù)雜曲面加工中。
例如，加工漸開(kāi)線(xiàn)齒輪用的齒輪滾刀，為使?jié)L刀制造方便，采用了阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開(kāi)線(xiàn)基本蝸桿，使齒輪漸開(kāi)線(xiàn)齒形產(chǎn)生了誤差。又如車(chē)削模數(shù)蝸桿時(shí)，由于蝸桿的螺距等于蝸輪的周節(jié)（即mπ），其中 m是模數(shù)，而π是一個(gè)無(wú)理數(shù)，但是車(chē)床的配換齒輪的齒數(shù)是有限的，選擇配換齒輪時(shí)只能將π化為近似的分?jǐn)?shù)值（π=3.1415）計(jì)算，這就將引起刀具對(duì)于工件成形運(yùn)動(dòng)（螺旋運(yùn)動(dòng)）的不準(zhǔn)確，造成螺距誤差。
在加工中，一般采用近似加工，在理論誤差可以滿(mǎn)足加工精度要求的前提下（≤10%~15%尺寸公差），來(lái)提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。
2. 調(diào)整誤差
機(jī)床的調(diào)整誤差是指由于調(diào)整不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差。
3. 機(jī)床誤差
機(jī)床誤差是指機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。
（1） 機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差
1）導(dǎo)軌導(dǎo)向精度——導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的符合程度。主要包括：
① 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線(xiàn)度Δy和垂直面內(nèi)的直線(xiàn)度Δz（彎曲）；
②前后兩導(dǎo)軌的平行度（扭曲）；
③ 導(dǎo)軌對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的平行度誤差或垂直度誤差。
2）導(dǎo)軌導(dǎo)向精度對(duì)切削加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(duì)位移。車(chē)削加工時(shí)誤差敏感方向?yàn)樗椒较?，垂直方向引起的?dǎo)向誤差產(chǎn)生的加工誤差可以忽略；鏜削加工時(shí)誤差敏感方向隨刀具回轉(zhuǎn)而變化；刨削加工時(shí)誤差敏感方向?yàn)榇怪狈较?，床身?dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線(xiàn)度引起加工表面直線(xiàn)度和平面度誤差。
（2）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差
機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差是指實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)對(duì)于理想回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的漂移。主要包括主軸端面圓跳動(dòng)、主軸徑向圓跳動(dòng)、主軸幾何軸線(xiàn)傾角擺動(dòng)。
1）主軸端面圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響：
①加工圓柱面時(shí)無(wú)影響；
②車(chē)、鏜端面時(shí)將產(chǎn)生端面與圓柱面軸線(xiàn)垂直度誤差或端面平面度誤差；
③加工螺紋時(shí)，將產(chǎn)生螺距周期誤差。
2）主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響：
①若徑向回轉(zhuǎn)誤差表現(xiàn)為其實(shí)際軸線(xiàn)在y軸坐標(biāo)方向上作簡(jiǎn)諧直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔，圓度誤差為徑向圓跳動(dòng)幅值；而車(chē)床車(chē)出的孔沒(méi)什么影響；
②若主軸幾何軸線(xiàn)作偏心運(yùn)動(dòng)，無(wú)論車(chē)、鏜都能得到一個(gè)半徑為刀尖到平均軸線(xiàn)距離的圓。
3）主軸幾何軸線(xiàn)傾角擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響：
①幾何軸線(xiàn)相對(duì)于平均軸線(xiàn)在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截面看相當(dāng)于幾何軸心繞平均軸心作偏心運(yùn)動(dòng)，而從軸向看各處偏心值不同；
②幾何軸線(xiàn)在某一平面內(nèi)作擺動(dòng)，從各截面看相當(dāng)于實(shí)際軸線(xiàn)在一平面內(nèi)作簡(jiǎn)諧直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而從軸向看各處跳動(dòng)幅值不同；
③實(shí)際上主軸幾何軸線(xiàn)的傾角擺動(dòng)為上述兩種的疊加。
（3）機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差
機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差。
1）夾具的制造誤差和磨損
夾具的誤差主要指：
①定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等的制造誤差；
②夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)尺寸誤差；
③夾具在使用過(guò)程中工作表面的磨損。
2）刀具的制造誤差和磨損
刀具誤差對(duì)加工精度的影響根據(jù)刀具的種類(lèi)不同而異。
①定尺寸刀具（如鉆頭、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(chē)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(huì)影響加工表面的形狀精度。
④一般刀具（如車(chē)刀、鏜刀、銑刀），其制造精度對(duì)加工精度無(wú)直接影響，但刀具易磨損。
3）工藝系統(tǒng)受力變形
工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會(huì)產(chǎn)生變形，從而破壞了已調(diào)整好的工藝系統(tǒng)各組成部分的相互位置關(guān)系，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，并影響加工過(guò)程的穩(wěn)定性。主要考慮機(jī)床變形、工件變形以及工藝系統(tǒng)的總變形。
4. 切削力對(duì)加工精度的影響
只考慮機(jī)床變形，對(duì)加工軸類(lèi)零件來(lái)講，機(jī)床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細(xì)的鞍形，即產(chǎn)生圓柱度誤差。只考慮工件變形，對(duì)加工軸類(lèi)零件來(lái)講，工件受力變形使加工后工件呈兩端細(xì)、中間粗的鼓形。而對(duì)加工孔類(lèi)零件來(lái)講，單獨(dú)考慮機(jī)床或工件的變形，加工后工件的形狀與加工的軸類(lèi)零件相反。
5. 夾緊力對(duì)加工精度的影響
工件裝夾時(shí)，由于工件剛度較低或夾緊力著力點(diǎn)不當(dāng)，使工件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，造成的加工誤差。
6. 工藝系統(tǒng)的熱變形
在加工過(guò)程中，由于內(nèi)部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環(huán)境溫度、熱輻射）產(chǎn)熱使工藝系統(tǒng)受熱而發(fā)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(tǒng)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(duì)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。
7. 工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力
殘余應(yīng)力的產(chǎn)生：
1）毛胚制造和熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；
2）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力；
3）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力。
8. 加工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響
加工現(xiàn)場(chǎng)往往有許多細(xì)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(huì)影響零件加工精度，對(duì)于高精度加工，一些細(xì)小到目視不到的金屬屑都會(huì)影響到精度。這個(gè)影響因素會(huì)被識(shí)別出來(lái)但并無(wú)十分到位的方法來(lái)杜絕，往往對(duì)操作員的作業(yè)手法依賴(lài)很高。
05
測(cè)量方法
加工精度根據(jù)不同的加工精度內(nèi)容以及精度要求，采用不同的測(cè)量方法。一般來(lái)說(shuō)有以下幾類(lèi)方法：
1、按是否直接測(cè)量被測(cè)參數(shù)，可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量。
直接測(cè)量：直接測(cè)量被測(cè)參數(shù)來(lái)獲得被測(cè)尺寸。例如用卡尺、比較儀測(cè)量。
間接測(cè)量：測(cè)量與被測(cè)尺寸有關(guān)的幾何參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算獲得被測(cè)尺寸。
顯然，直接測(cè)量比較直觀(guān)，間接測(cè)量比較繁瑣。一般當(dāng)被測(cè)尺寸或用直接測(cè)量達(dá)不到精度要求時(shí)，就不得不采用間接測(cè)量。
2、按量具量?jī)x的讀數(shù)值是否直接表示被測(cè)尺寸的數(shù)值，可分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量。
絕對(duì)測(cè)量：讀數(shù)值直接表示被測(cè)尺寸的大小、如用游標(biāo)卡尺測(cè)量。
相對(duì)測(cè)量：讀數(shù)值只表示被測(cè)尺寸相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。如用比較儀測(cè)量軸的直徑，需先用量塊調(diào)整好儀器的零位，然后進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得值是被側(cè)軸的直徑相對(duì)于量塊尺寸的差值，這就是相對(duì)測(cè)量。一般說(shuō)來(lái)相對(duì)測(cè)量的精度比較高些，但測(cè)量比較麻煩。
3、按被測(cè)表面與量具量?jī)x的測(cè)量頭是否接觸，分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量。
接觸測(cè)量：測(cè)量頭與被接觸表面接觸，并有機(jī)械作用的測(cè)量力存在。如用千分尺測(cè)量零件。
非接觸測(cè)量：測(cè)量頭不與被測(cè)零件表面相接觸，非接觸測(cè)量可避免測(cè)量力對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。如利用投影法、光波干涉法測(cè)量等。
4、按一次測(cè)量參數(shù)的多少，分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量。
單項(xiàng)測(cè)量：對(duì)被測(cè)零件的每個(gè)參數(shù)分別單獨(dú)測(cè)量。
綜合測(cè)量：測(cè)量反映零件有關(guān)參數(shù)的綜合指標(biāo)。如用工具顯微鏡測(cè)量螺紋時(shí)，可分別測(cè)量出螺紋實(shí)際中徑、牙型半角誤差和螺距累積誤差等。
綜合測(cè)量一般效率比較高，對(duì)保證零件的互換性更為可靠，常用于完工零件的檢驗(yàn)。單項(xiàng)測(cè)量能分別確定每一參數(shù)的誤差，一般用于工藝分析、工序檢驗(yàn)及被指定參數(shù)的測(cè)量。
5、按測(cè)量在加工過(guò)程中所起的作用，分為主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量。
主動(dòng)測(cè)量：工件在加工過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果直接用來(lái)控制零件的加工過(guò)程，從而及時(shí)防治廢品的產(chǎn)生。
被動(dòng)測(cè)量：工件加工后進(jìn)行的測(cè)量。此種測(cè)量只能判別加工件是否合格，僅限于發(fā)現(xiàn)并剔除廢品。
6、按被測(cè)零件在測(cè)量過(guò)程中所處的狀態(tài)，分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。
靜態(tài)測(cè)量：測(cè)量相對(duì)靜止。如千分尺測(cè)量直徑。
動(dòng)態(tài)測(cè)量：測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與測(cè)量頭模擬工作狀態(tài)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
動(dòng)態(tài)測(cè)量方法能反映出零件接近使用狀態(tài)下的情況，是測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向。 零部件加工http://sghtsm.com/
零部件加工:如何提高機(jī)械加工的精度?
09-22-2023
