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       摘 要：在機(jī)械加工過(guò)程中，經(jīng)常有很多因素影響工件的加工質(zhì)量，為使工件達(dá)到所要求的質(zhì)量要求，在加工前就必須將各種影響加工精度的因素考慮進(jìn)去，也就是要對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案。本文結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就影響數(shù)控車床的機(jī)械加工精度因素做一下分析。

      關(guān)鍵詞：機(jī)床誤差；系統(tǒng)誤差；隨機(jī)誤差；

  
      Abstract: In the process of machining, there are many factors which affect the processing quality of workpiece. In order to meet the required quality, a variety of processing factors which affect the machining accuracy must be considered before processing, It is to the analyze the factors on the processing precision, and proposes the corresponding solution. Combined with my own practical experience, this paper analyzes the factors affecting the machining accuracy of NC lathe.
Key words: the machine tool deviation, the system deviation,the random deviation

        引言

      隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床越來(lái)越普及。與普通車床相比，其在控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了具大變化。數(shù)控車床采用數(shù)控系統(tǒng)控制，兩軸采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，大大縮短了原來(lái)普車的機(jī)械傳動(dòng)鏈，在消隙、減磨等方面有了很多改進(jìn)。同時(shí)采用閉環(huán)或半閉環(huán)的系統(tǒng)，使加工工件具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、加工過(guò)程柔性好、加工性能強(qiáng)等特點(diǎn)。但想要在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高精度加工，就必須對(duì)影響數(shù)控加工精度的因素進(jìn)行比較全面的了解，進(jìn)而找出切實(shí)可行的誤差控制方法。

       １ 機(jī)床精度誤差

      根據(jù)被加工工件的加工精度要求，機(jī)床按絕對(duì)分級(jí)法分為六個(gè)絕對(duì)精度等級(jí)，分別用羅馬數(shù)字Ⅴ、Ⅵ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示，Ⅵ級(jí)精度最低，Ⅰ級(jí)精度最高。車床的加工精度一般為IT6～I(xiàn)T7，對(duì)應(yīng)絕對(duì)精度為Ⅴ級(jí)。根據(jù)誤差產(chǎn)生原因，機(jī)床的精度誤差大致可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩類，一般影響機(jī)床精度的因素大致都可歸在上述兩類誤差中，如圖１所示。
 
     

                                          圖1

        2 機(jī)床系統(tǒng)誤差

      機(jī)床的系統(tǒng)誤差是機(jī)床自身產(chǎn)生的，在制造過(guò)程中形成的。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、機(jī)床部件剛性誤差等。

      2.1 定位精度誤差

      由于機(jī)床在裝配過(guò)程中要受到主軸精度、導(dǎo)軌精度及絲杠等定位精度的影響，因此要對(duì)以上精度誤差進(jìn)行控制。下面詳細(xì)介紹以上三種誤差：

　　a) 主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度；

　　b) 導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。其誤差主要分為兩方面：一方面是導(dǎo)軌在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的直線度誤差；另一方面是前后導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的平行度誤差。前者直接決定刀具是否能均勻而平穩(wěn)地直線進(jìn)給，從而影響被加工零件的幾何精度。此外，機(jī)床床身導(dǎo)軌還承受刀架等部件的重力及工作載荷，當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，功能部件在導(dǎo)軌上往復(fù)移動(dòng)，這要求導(dǎo)軌副良好的低阻尼性。否則，勢(shì)必會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，不能精確定位。 后者直接降低機(jī)床導(dǎo)軌的精度和使用壽命。導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。

　　c) 傳動(dòng)鏈誤差，傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。

      2.2 幾何精度誤差

      a) 刀具的幾何誤差：刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用成形刀具、展成刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度，例如加工油套管螺紋時(shí)使用的螺紋梳刀，它的精度直接影響到管螺紋的精。但對(duì)一般刀具，其制造誤差對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響。

      b) 夾具的幾何誤差：夾具的作用是使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度有很大影響。

      c) 基準(zhǔn)不重合誤差：定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。

       d) 定位副制造不準(zhǔn)確誤差：工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來(lái)確定的。定位誤差在基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造誤差的方向不同時(shí)，取兩者的矢量和。

      2.3 機(jī)床部件剛度誤差

      機(jī)床由很多部件組成，它決定了機(jī)床的整體剛度。就車床而言，對(duì)機(jī)床精度影響較大的有：床身剛度、導(dǎo)軌剛度、絲杠剛度以及床鞍剛度等。上述因素，均會(huì)導(dǎo)致在工件中產(chǎn)生較大變形，甚至出現(xiàn)振動(dòng)，從而使工件的出現(xiàn)振紋，表面光潔度和幾何精度達(dá)不到要求。但到目前為止，尚無(wú)簡(jiǎn)易的剛度計(jì)算方法，這些部件的剛度主要還是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。因此在設(shè)計(jì)機(jī)床部件結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選擇剛度較大的結(jié)構(gòu)，選用剛性好的材質(zhì)，合理選擇吃刀量和進(jìn)給速度，盡量減小部件剛度對(duì)工件加工精度的影響。

       3 隨機(jī)誤差分類

      機(jī)床的隨機(jī)誤差是由外部條件引起的，受外界條件影響較大。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、熱變形誤差等。

      3.1工藝系統(tǒng)受載變形引起的誤差

      工件在車削時(shí)，常會(huì)受到切削力、夾緊力、慣性力、重力等的作用，從而產(chǎn)生相應(yīng)的變形，最終破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，降低了工件的加工精度。例如，當(dāng)工件剛度遠(yuǎn)小于刀具及夾具的剛度時(shí)，在切削力的作用下，工件就會(huì)由于剛度不足而導(dǎo)致變形，從而降低了加工精度。反之，當(dāng)工件的剛度遠(yuǎn)大于刀具及夾具的剛度時(shí)，在加工工件過(guò)程中刀具及夾具就會(huì)出現(xiàn)變形，也會(huì)降低工件的精度。

      因此，要合理地選擇刀具材料，增大刀具的前角和主偏角，對(duì)工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善其加工性能。同時(shí)，要提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動(dòng)幅值。

      3.2 內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差

      所謂內(nèi)應(yīng)力，即是在沒(méi)有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，就會(huì)使工件處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，從而本能地向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨工件變形，最終使工件喪失原有的加工精度。例如，工件在熱處理后，由于壁厚不均、冷卻不均等原因，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致變形，最終降低加工精度。

      因此，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，要盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

      3.3 熱變形引起的誤差

      在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)工件加工精度的影響較大，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的40%～70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們向周圍的物質(zhì)和空間傳遞熱量。從而使工件和整個(gè)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生變形，當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。例如，在車削大件過(guò)程中，因切削力過(guò)大導(dǎo)致主軸軸承及Z軸絲杠溫度提高，從而產(chǎn)生較大變形，最終影響工件的加工精度。

       4 結(jié)束語(yǔ)

       綜上所述，除上述主要影響因素外，影響數(shù)控車床的加工精度因素是多方面的。工藝設(shè)計(jì)、工作環(huán)境以及操作人員的技能水平等，都有可能對(duì)工件的加工精度造成一定影響。所以加工工件時(shí)要結(jié)合具體情況及多種因素，從設(shè)計(jì)、制造、操做三個(gè)方面加以考慮。（文自：沈陽(yáng)第一機(jī)床廠）