数控车床加工误差的产生都有哪些原因?

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1、定位误差。

一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称之为工序基准。在机床上对工件进行加工时,必须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所选用的定位基准与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。

二是定位副制造不准确误差。夹具上的元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确,它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副,由于定位副制造不准确和定位副间的配合间隙引起工件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。

2、刀具的几何误差。任何刀具在切削过程中,都不可避免产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确的选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理的选用刀具几何参数和切削用量,正确的采用冷却液等,均能最大限度减少刀具和尺寸磨损。必要时还可以用补偿装置对刀具尺寸磨损进行补偿。

3、车床主轴回转误差。主轴回转误差是指主轴个瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。产生主轴径向回转误差的主要原因有:主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。适当提高主轴及箱体的制造精度,选用高精度的轴承,提高主轴部件的装配精度,对高速主轴部件进行平衡,对滚动轴承进行预紧等。均可提高机床主轴的回转精度。

4、调整误差。在机械加工每一道工序中,总要对工艺系统进行这样和那样的调整工作。由于调整不可能绝对准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差的影响,对加工精度起到决定性的作用。

5、传动链误差。传动链的传动误差是指内联系传动链中首末两轮传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差,以及使用过程中磨损所引起的误差。

6、工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响别较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。

7、导轨误差。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准,也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度。除了导轨本身的制造误差外,导轨的不均匀磨损和安装质量,也是造成导轨误差的重要因素。

8、测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接测量精度。如:温度、振动、灰尘等,其中温度引起的测量误差最大。

9、人员误差。人员误差是由测量人员主管因素和操作者技术水平所引起的误差。测量人员对量具使用的方法不正确,对读数值的分辨能力和对量具的调节能力不强等因素引起的测量无差。

10、工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响比较大。二是刀具的刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向的刚度很大,其变形可以忽略不计。车削直径较小内孔时,刀杆细刚度很差,刀杆受力变形很大,对加工孔的精度有很大的影响。三是机床部件的刚度。机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简便计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件的刚度。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。

两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所消耗的能量,它消耗与摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残变形才逐渐减小到零。

一、机床误差

机床误差是指机床的制造误差、安装误差和磨损。主要包括机床导轨导向误差、机床主轴回转误差、机床传动链的传动误差。

机床导轨导向误差

1、导轨导向精度——导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度。主要包括:

①导轨在水平面内直线度Δy和垂直面内的直线度Δz(弯曲);

②前后两导轨的平行度(扭曲);

③导轨对主轴回转轴线在水平面内和垂直面内的平行度误差或垂直度误差。

2、导轨导向精度对切削加工的影响主要考虑导轨误差引起刀具与工件在误差敏感方向的相对位移。车削加工时误差敏感方向为水平方向,垂直方向引起的导向误差产生的加工误差可以忽略;镗削加工时误差敏感方向随刀具回转而变化;刨削加工时误差敏感方向为垂直方向,床身导轨在垂直平面内的直线度引起加工表面直线度和平面度误差。

机床主轴回转误差

机床主轴回转误差是指实际回转轴线对于理想回转轴线的漂移。主要包括主轴端面圆跳动、主轴径向圆跳动、主轴几何轴线倾角摆动。

1、主轴端面圆跳动对加工精度的影响:

①加工圆柱面时无影响;

②车、镗端面时将产生端面与圆柱面轴线垂直度误差或端面平面度误差;

③加工螺纹时,将产生螺距周期误差。

2、主轴径向圆跳动对加工精度的影响:

①若径向回转误差表现为其实际轴线在y轴坐标方向上作简谐直线运动,镗床镗出的孔为椭圆形孔,圆度误差为径向圆跳动幅值;而车床车出的孔没什么影响;

②若主轴几何轴线作偏心运动,无论车、镗都能得到一个半径为刀尖到平均轴线距离的圆。

3、主轴几何轴线倾角摆动对加工精度的影响:

①几何轴线相对于平均轴线在空间成一定锥角的圆锥轨迹,从各截面看相当于几何轴心绕平均轴心作偏心运动,而从轴向看各处偏心值不同;

②几何轴线在某一平面内作摆动,从各截面看相当于实际轴线在一平面内作简谐直线运动,而从轴向看各处跳动幅值不同;

③实际上主轴几何轴线的倾角摆动为上述两种的叠加。

机床传动链的传动误差

机床传动链的传动误差是指传动链中首末两端传动元件之间的相对运动误差。

二、加工原理误差

加工原理误差是指采用了近似的刀刃轮廓或近似的传动关系进行加工而产生的误差。加工原理误差多出现于螺纹、齿轮、复杂曲面加工中。

例如,加工渐开线齿轮用的齿轮滚刀,为使滚刀制造方便,采用了阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆,使齿轮渐开线齿形产生了误差。又如车削模数蜗杆时,由于蜗杆的螺距等于蜗轮的周节(即mπ),其中m是模数,而π是一个无理数,但是车床的配换齿轮的齿数是有限的,选择配换齿轮时只能将π化为近似的分数值(π=3.1415)计算,这就将引起刀具对于工件成形运动(螺旋运动)的不准确,造成螺距误差。

在加工中,一般采用近似加工,在理论误差可以满足加工精度要求的前提下(《=10%-15%尺寸公差),来提高生产率和经济性。

三、调整误差

机床的调整误差是指由于调整不准确而产生的误差。

四、工件内部的残余应力

残余应力的产生:

1)毛胚制造和热处理过程中产生的残余应力;

2)冷校直带来的残余应力;

3)切削加工带来的残余应力。

五、加工现场环境影响

加工现场往往有许多细小金属屑,这些金属屑如果存在与零件定位面或定位孔位置就会影响零件加工精度,对于高精度加工,一些细小到目视不到的金属屑都会影响到精度。这个影响因素会被识别出来但并无十分到位的方法来杜绝,往往对操作员的作业手法依赖很高。

六、夹具的制造误差和磨损

夹具的误差主要指:

1)定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差;

2)夹具装配后,以上各种元件工作面间的相对尺寸误差;

3)夹具在使用过程中工作表面的磨损。

七、刀具的制造误差和磨损

刀具误差对加工精度的影响根据刀具的种类不同而异。

1)定尺寸刀具(如钻头、铰刀、键槽铣刀及圆拉刀等)的尺寸精度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。

3)展成刀具(如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀具等)的刀刃形状误差会影响加工表面的形状精度。

4)一般刀具(如车刀、镗刀、铣刀),其制造精度对加工精度无直接影响,但刀具易磨损。

八、工艺系统受力变形

工艺系统在切削力、夹紧力、重力和惯性力等作用下会产生变形,从而破坏了已调整好的工艺系统各组成部分的相互位置关系,导致加工误差的产生,并影响加工过程的稳定性。主要考虑机床变形、工件变形以及工艺系统的总变形。

切削力对加工精度的影响

只考虑机床变形,对加工轴类零件来讲,机床受力变形使加工工件呈两端粗、中间细的鞍形,即产生圆柱度误差。只考虑工件变形,对加工轴类零件来讲,工件受力变形使加工后工件呈两端细、中间粗的鼓形。而对加工孔类零件来讲,单独考虑机床或工件的变形,加工后工件的形状与加工的轴类零件相反。

夹紧力对加工精度的影响

工件装夹时,由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当,使工件产生相应的变形,造成的加工误差。

九、工艺系统的热变形

在加工过程中,由于内部热源(切削热、摩擦热)或外部热源(环境温度、热辐射)产热使工艺系统受热而发生变形,从而影响加工精度。在大型工件加工和精密加工中,工艺系统热变形引起的加工误差占加工总误差的40%-70%。

工件热变形对加工金的的影响包括工件均匀受热和工件不均匀受热两种。

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    2026年03月26日
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    亦双 2026年03月26日

    我是朋程号的签约作者“亦双”

  • 亦双
    亦双 2026年03月26日

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  • 亦双
    用户032602 2026年03月26日

    文章不错《数控车床加工误差的产生都有哪些原因?》内容很有帮助