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什么是加工精度?其主要用于生產產品程度,其是用來評價零件加工質量的標準之一。加工精度與加工誤差都是評價加工表面幾何參數的術語。任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確,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,就認為保證了加工精度。加工精度一般用IT表示,IT是指確定尺寸精確程度的等級,簡稱公差。公差等級越小,代表產品的工件精度越高,而加工難度也越大。那么這些加工工序的精度是如何區分?下面賢集網小編為大家介紹加工精度的等級劃分、測量方法與影響因素等相關知識。
什么是加工精度?
加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數與圖紙要求的理想幾何參數的符合程度。理想的幾何參數,對尺寸而言,就是平均尺寸;對表面幾何形狀而言,就是絕對的圓、圓柱、平面、錐面和直線等;對表面之間的相互位置而言,就是絕對的平行、垂直、同軸、對稱等。零件實際幾何參數與理想幾何參數的偏離數值稱為加工誤差。
尺寸精度:指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。
形狀精度:指加工后的零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。
位置精度:指加工后零件有關表面之間的實際位置精度差別。
通常在設計機器零件及規定零件加工精度時,應注意將形狀誤差控制在位置公差內,位置誤差又應小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面,其形狀精度要求應高于位置精度要求,位置精度要求應高于尺寸精度要求。
加工精度等級劃分
加工精度用公差等級衡量,等級值越小,其精度越高;加工誤差用數值表示,數值越大,其誤差越大。加工精度高,就是加工誤差小,反之亦然。公差等級從IT01,IT0,IT1,IT2,IT3至IT18一共有20個,其中IT01表示的話該零件加工精度最高的,IT18表示的話該零件加工精度是最低的,一般上IT7、IT8是加工精度中等級別。
一般來說,按照國際精度公差等級的劃分,IT6廣泛的應用于機械加工重要配合指數。IT6表示配合表面有較高均勻性的要求,能保證相當高的配合性質,使用穩定可靠,加工中心可以完成鉆、銑、鏜、擴、鉸、剛性攻絲等多種工序加工。
公差等級的選擇及應用
IT01
用于特別精密的尺寸傳遞基準,例如特別精密的標準量塊
IT0
用于特別精密的尺寸傳遞基準及宇航中特別重要的精密配合尺寸。例如,特別精密的標準量塊,個別特別重要的精密機械零件尺寸,校對檢驗IT6級軸用量規的校對量規
IT1
用于精密的尺寸傳遞基準、高精密測量工具特別重要的極個別精密配合尺寸。例如,高精密標準量規,校對檢驗IT7至IT9級軸用量規的校對量規,個別特別重要的精密機械零件尺寸
IT2
用于高精密的測量工具,特別重要的精密配合尺寸。例如檢驗IT6至IT7級工件用量規的尺寸制造公差,校對檢驗IT8至IT11級軸用量規的校對塞規,個別特別重要的精密機械零件尺寸
IT3
用于精密測量工具,小尺寸零件的高精度的精密配合以及和C級滾動軸承配合的軸徑與外殼孔徑。例如,檢驗IT8至IT11級工件用量規和校對檢驗IT9至IT13級軸用量規的校對量規,與特別精密的P4級滾動軸承內環孔(直徑至100mm)相配的機床主軸,精密機械和高速機械的軸頸,與P4級向心球軸承外環相配合的殼體孔徑,航空及航海工業中導航儀器上特殊精密的個別小尺寸零件的精度配合。
IT4
用于精密測量工具、高精度的精密配合和P4級、P5級滾動軸承配合的軸徑和外殼孔徑。例如,檢驗IT9至IT12級工件用量規和校對IT12至IT14級軸用量規的校對量規,與P4級軸承孔(孔徑>100mm)及與P5級軸承孔相配的機床主軸,精密機械和高速機械的軸頸,與P4級軸承相配的機床外殼孔,柴油機活塞銷及活塞銷座孔徑,高精度(1級至4級)齒輪的基準孔或軸徑,航空及航海工業中用儀器的特殊精密的孔徑
IT5
用于配合公差要求很小,形狀公差要求很高的條例下,這類公差等級能使配合性質比較穩定,相當于舊國標中最高精度,用于機床、發動機和儀表中特別重要的配合尺寸,一般機械中應用較少。例如,檢驗IT11至IT14級工件用量規和校對IT14至IT15級軸用量規的校對量規,與P5級滾動軸承相配的機床箱體孔,與E級滾動軸承孔相配的機床主軸,精密機械及高速機械的軸頸,機床尾架套筒,高精度分度盤軸頸,分度頭主軸,精密絲杠基準軸頸,高精度鏜套的外徑等;發動機中主軸儀表中的精密孔的配合,5級精度齒輪的其孔及5級、6級精度齒輪的基準軸
IT6
配合表面有較高均勻性的要求,能保證相當高的配合性質,使用穩定可靠,相當于舊國標2級軸和1級精度孔,廣泛的應用于機械中的重要配合例如,檢驗IT12至IT15級工件用量規和校對IT15至IT16級軸用量規的校對量規;與E級軸承相配的外殼孔及與滾子軸承相配的機床主軸軸頸,機床制造中裝配式青銅蝸輪、輪殼外徑安裝齒輪、蝸輪、聯軸器、皮帶輪、凸輪的軸頸;機床絲杠支承軸頸、矩形花鍵的定心直徑、搖臂鉆床的立柱等;機床夾具的導向件的外徑尺寸,精密儀器中的精密軸,航空及航海儀表中的精密軸,自動化儀表,郵電機械,手表中特別重要的軸,發動機中氣缸套外徑,曲軸主軸頸,活塞銷、連桿襯套,連桿和軸瓦外徑;6級精度齒輪的基準孔和7級、8級精度齒輪的基準軸頸,特別精密如1級或2級精度齒輪的頂圓直徑
IT7
在一般機械中廣泛應用,應用條件IT6相似,但精度稍低,相當于舊國標中級精度軸或2級精度孔的公差。例如檢驗IT14至IT16級工件用量規和校對IT16級軸用量規的校對量規;機床中裝配式青銅蝸輪輪緣孔徑,聯軸器、皮帶輪、凸輪等的孔徑,機床卡盤座孔,搖臂鉆床的搖臂孔,車床絲杠的軸承孔,機床夾頭導向件的內孔,發動機中連桿孔、活塞孔,鉸制螺柱定位孔;紡織機械中的重要零件,印染機械中要求較高的零件,精密儀器中精密配合的內孔,電子計算機、電子儀器、儀表中重要內孔,自動化儀表中重要內孔,7級、8級精度齒輪的基準孔和9級、10級精密齒輪的基準軸
IT8
在機械制造中屬于中等精度,在儀器、儀表及鐘表制造中,由于基本尺寸較小,所以屬于較高精度范圍,在農業機械、紡織機械、印染機械、自行車、縫紉機、醫療器械中應用量廣。例如,檢驗IT16級工件用量規,軸承座襯套沿寬度方向的尺寸配合,手表中跨齒軸,棘爪撥針輪等與夾板的配合無線電儀表中的一般配合,
IT9
應用條件與IT8相類似,但精度低于IT8時采用,比舊國標4級精度公差值稍大。例如,機床中軸套外徑與孔,操縱件與軸,空轉皮帶輪與軸,操縱系統的軸與軸承等的配合,紡織機械、印染機械中一般配合零件,發動機中機油泵體內孔,氣門導管內孔,飛輪與飛輪套的配合,自動化儀表中的一般配合尺寸,手表中要求較高零件的未注公差的尺寸,單鍵聯接中鍵寬配合尺寸,打字機中運動件的配合尺寸
IT10
應用條件與IT9相類似,但要求精度低于IT9時采用,相當于舊國標的5級精度公差。例如,電子儀器、儀表中支架上的配合,導航儀器中絕緣襯套孔與匯電環襯套軸,打字機中鉚合件的配合尺寸,手表中基本尺寸小于18 mm時要求一般的未注公差的尺寸,及大于18 mm要求較高的未注公差尺寸,發動機中油封擋圈孔與曲軸皮帶輪轂配合的尺寸
IT11
廣泛應用于間隙較大,且有顯著變動也不會引起危險的場合,亦可用于配合精度較低,裝配后允許有較大的間隙,相當于舊國標的6級精度公差。例如,機床上法蘭盤止口與孔、滑塊與滑移齒輪、凹槽等;農業機械、機車車箱部件及沖壓加工的配合零件,鐘表制造中不重要的零件,手表制造用的工具及設備中未注公差的尺寸,紡織機械中較粗糙的活動配合,印染機械中要求較低的配合尺寸,磨床制造中的螺紋聯接及粗糙的動聯接,不作測量基準用的齒輪頂圓直徑公差等
IT12
配合精度要求很低,裝配后有很大的間隙,適用于基本上無配合要求的部位,要求較高的未注公差的尺寸極限偏差,比舊國標的7級精度公差稍小。例如,非配合尺寸及工序間尺寸,發動機分離桿,手表制造中工藝裝備的未注公差尺寸,計算機工業中金屬加工的未注公差尺寸的極限偏差,機床制造業中扳手孔和扳手座的聯接等
IT13
應用條件與IT12相類似,但比舊國標7級精度公差值稍大。例如,非配合尺寸及工序間尺寸,計算機、打字機中切削加工零件及圓片孔,二孔中心距的未注公差尺寸
IT14
用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸,相當于舊國標的8級精度公差。例如,在機床、汽車、拖拉機、冶金機械、礦山機械、石油化工、電機、電器、儀器儀表、航空航海、醫療器械、鐘表、自行車、縫紉機、造紙與紡織機械等機械加工零件中未注公差尺寸的極限偏差
IT15
用于非配合尺寸及不包括在尺寸鏈中的尺寸,相當于舊國標的9級精度公差。例如、沖壓件、木模鑄造零件、重型機床制造,當基本尺寸大于3 150 mm時的未注公差的尺寸極限偏差
IT16
用于非配合尺寸,相當于舊國標的10級精度公差。例如,打字機中澆鑄件尺寸,無線電制造業中箱體外形尺寸,手術器械中的一般外形尺寸,壓彎延伸加工用尺寸,紡織機械中木件的尺寸,塑料零件的尺寸,木模制造及自由鍛造的尺寸
IT17 IT18
用于非配合尺寸,相當于舊國標的11級或12級精度的公差,用于塑料成型尺寸,手術器械中的一般外形尺寸,冷作和焊接用尺寸的公差
銑削加工精度等級
銑削是加工中心最為重要的加工工序,可以說加工中心所有的加工過程都是通過銑削來展開。銑削根據主軸運動方向和工件進給的不同分為逆銑和順銑。通過使用旋轉多刃來切削工件,是加工中心高效率且常見的加工方法。適于加工平面、溝槽、各種復雜異面和曲面模具等特殊型面。
銑削中的精銑加工精度公差等級一般可達IT16—IT8,在這一公差精度的加工標準下工件的表面粗糙度為0.63—5μm。
鉆削加工精度等級
鉆削是加工中心另一重要的加工工序,鉆削是孔加工的一種基本方法,鉆孔經常在鉆床和車床上進行,一些精度要求高的也可以在用加工中心來完成。
鉆削的加工精度較低,公差等級一般只能達到IT10,工件表面粗糙度一般為12.5—6.3μm,但是在鉆削完成后常常采用擴孔和鉸孔的方式來進行后續的半精加工和精加工。
鏜削加工精度等級
鏜削一般用于內徑部位的加工。是一種使用擴大孔或切削圓形輪廓的內徑的加工工藝,一般用于從半粗加工到精加工中。對鋼型工件的鏜孔精度的公差等級可達IT9—IT7,表面粗糙度為2.5—0.16μm。
目前的機械加工工序中,研磨的精度要求最高,公差等級最低。而沖壓和壓鑄的公差等級教高,了解每項工序的精度公差我們才可以讓數控加工中心發揮高精的特點。
加工精度調整方法
1.對工藝系統進行調整
試切法調整:
通過試切—測量尺寸—調整的吃刀量—走刀切削—再試切,如此反復直至達到所需尺寸。此法生產效率低,主要用于單件小批生產。
調整法:
通過預先調整好機床、夾具、工件和的相對位置獲得所需尺寸。此法生產率高,主要用于大批大量生產。
2.減小機床誤差
1)提高主軸部件的制造精度
應提高軸承的回轉精度:
①選用高精度的滾動軸承;
②采用高精度的多油鍥動壓軸承;
③采用高精度的靜壓軸承
應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測量及調節相應件的徑向跳動范圍,使誤差補償或相抵消。
2)對滾動軸承適當預緊
①可消除間隙;
②增加軸承剛度;
③均化滾動體誤差。
3)使主軸回轉精度不反映到工件上
3.減少傳動鏈傳動誤差
1)傳動件數少,傳動鏈短,傳動精度高;
2)采用降速傳動(i<1),是保證傳動精度的重要原則,且越接近末端的傳動副,其傳動比應越小;
3)末端件精度應高于其他傳動件。
4.減小磨損
在尺寸磨損達到急劇磨損階段前就必須重新磨刀
5.減小工藝系統的受力變形
主要從:
1)提高系統的剛度,特別是提高工藝系統中薄弱環節的剛度;
2)減小載荷及其變化
提高系統剛度:
①合理的結構設計
盡量減少連接面的數目;
防止有局部低剛度環節出現;
應合理選擇基礎件、支撐件的結構和截面形狀。
②提高連接表面的接觸剛度
提高機床部件中零件間結合面的質量;
給機床部件以預加載荷;
提高工件定位基準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:
合理選擇幾何參數和切削用量,以減小切削力;
毛胚分組,盡量使調整中毛胚加工余量均勻。
6.減小工藝系統熱變形
1)減少熱源的發熱和隔離熱源
①采用較小的切削用量;
②零件精度要求高時,將粗精加工工序分開;
③盡可能將熱源從機床分離出去,減少機床熱變形;
④對主軸軸承、絲桿螺母副、高速運動的導軌副等不能分離的熱源,從結構、潤滑等方面改善其摩擦特性,減少發熱或用隔熱材料;
⑤采用強制式風冷、水冷等散熱措施。
2)均衡溫度場
3)采用合理的機床部件結構及裝配基準
①采用熱對稱結構——在變速箱中,將軸、軸承、傳動齒輪等對稱布置,可使箱壁溫升均勻,箱體變形減小;
②合理選擇機床零部件的裝配基準。
4)加速達到傳熱平衡
5)控制環境溫度
7.減少殘余應力
1)增加消除內應力的熱處理工序;
2)合理安排工藝過程。
影響加工精度因素有哪些?
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關系進行加工而產生的誤差。加工原理誤差多出現于螺紋、齒輪、復雜曲面加工中。
例如:
加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀,為使滾刀制造方便,采用了阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿,使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸桿時,由于蝸桿的螺距等于蝸輪的周節(即mπ),其中m是模數,而π是一個無理數,但是車床的配換齒輪的齒數是有限的,選擇配換齒輪時只能將π化為近似的分數值(π=3.1415)計算,這就將引起對于工件成形運動(螺旋運動)的不準確,造成螺距誤差。
在加工中,一般采用近似加工,在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下(《=10%-15%尺寸公差),來提高生產率和經濟性。
2.調整誤差
機床的調整誤差是指由于調整不準確而產生的誤差。
3.機床誤差
機床誤差是指機床的制造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。
機床導軌導向誤差
1)導軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的符合程度。主要包括:
①導軌在水平面內直線度Δy和垂直面內的直線度Δz(彎曲);
②前后兩導軌的平行度(扭曲);
③導軌對主軸回轉軸線在水平面內和垂直面內的平行度誤差或垂直度誤差。
2)導軌導向精度對切削加工的影響主要考慮導軌誤差引起與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向,垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略;鏜削加工時誤差敏感方向隨回轉而變化;刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向,床身導軌在垂直平面內的直線度引起加工表面直線度和平面度誤差。
機床主軸回轉誤差
機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對于理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端面圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。
1)主軸端面圓跳動對加工精度的影響:
①加工圓柱面時無影響;
②車、鏜端面時將產生端面與圓柱面軸線垂直度誤差或端面平面度誤差;
③加工螺紋時,將產生螺距周期誤差。
2)主軸徑向圓跳動對加工精度的影響:
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,鏜床鏜出的孔為橢圓形孔,圓度誤差為徑向圓跳動幅值;而車床車出的孔沒什么影響;
②若主軸幾何軸線作偏心運動,無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距離的圓。
3)主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響:
①幾何軸線相對于平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡,從各截面看相當于幾何軸心繞平均軸心作偏心運動,而從軸向看各處偏心值不同;
②幾何軸線在某一平面內作擺動,從各截面看相當于實際軸線在一平面內作簡諧直線運動,而從軸向看各處跳動幅值不同;
③實際上主軸幾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
機床傳動鏈的傳動誤差是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。
4.夾具的制造誤差和磨損
夾具的誤差主要指:
1)定位元件、導向元件、分度機構、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尺寸誤差;3)夾具在使用過程中工作表面的磨損。金屬加工,內容不錯,值得關注。
5.的制造誤差和磨損
誤差對加工精度的影響根據的種類不同而異。
1)定尺寸(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(如成型車刀、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(如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒等)的刀刃形狀誤差會影響加工表面的形狀精度。
4)一般(如車刀、鏜刀、銑刀),其制造精度對加工精度無直接影響,但易磨損。
6.工藝系統受力變形
工藝系統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形,從而破壞了已調整好的工藝系統各組成部分的相互位置關系,導致加工誤差的產生,并影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝系統的總變形。
切削力對加工精度的影響
只考慮機床變形,對加工軸類零件來講,機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形,即產生圓柱度誤差。只考慮工件變形,對加工軸類零件來講,工件受力變形使加工后工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講,單獨考慮機床或工件的變形,加工后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
工件裝夾時,由于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.工藝系統的熱變形
在加工過程中,由于內部熱源(切削熱、摩擦熱)或外部熱源(環境溫度、熱輻射)產熱使工藝系統受熱而發生變形,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
8.工件內部的殘余應力
殘余應力的產生:
1)毛胚制造和熱處理過程中產生的殘余應力;
2)冷校直帶來的殘余應力;
3)切削加工帶來的殘余應力。
9.加工現場環境影響
加工現場往往有許多細小金屬屑,這些金屬屑如果存在與零件定位面或定位孔位置就會影響零件加工精度,對于高精度加工,一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但并無十分到位的方法來杜絕,往往對操作員的作業手法依賴很高。
加工精度的測量方法
加工精度根據不同的加工精度內容以及精度要求,采用不同的測量方法。一般來說有以下幾類方法:
1)按是否直接測量被測參數,可分為直接測量和間接測量。
直接測量:直接測量被測參數來獲得被測尺寸。例如用卡尺、比較儀測量。間接測量:測量與被測尺寸有關的幾何參數,經過計算獲得被測尺寸。
顯然,直接測量比較直觀,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)按量具量儀的讀數值是否直接表示被測尺寸的數值,可分為絕對測量和相對測量。
絕對測量:讀數值直接表示被測尺寸的大小、如用游標卡尺測量。
相對測量:讀數值只表示被測尺寸相對于標準量的偏差。如用比較儀測量軸的直徑,需先用量塊調整好儀器的零位,然后進行測量,測得值是被側軸的直徑相對于量塊尺寸的差值,這就是相對測量。一般說來相對測量的精度比較高些,但測量比較麻煩。
3)按被測表面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:測量頭與被接觸表面接觸,并有機械作用的測量力存在。如用千分尺測量零件。
非接觸測量:測量頭不與被測零件表面相接觸,非接觸測量可避免測量力對測量結果的影響。如利用投影法、光波干涉法測量等。
4)按一次測量參數的多少,分為單項測量和綜合測量。
單項測量:對被測零件的每個參數分別單獨測量。
綜合測量:測量反映零件有關參數的綜合指標。如用工具顯微鏡測量螺紋時,可分別測量出螺紋實際中徑、牙型半角誤差和螺距累積誤差等。
綜合測量一般效率比較高,對保證零件的互換性更為可靠,常用于完工零件的檢驗。單項測量能分別確定每一參數的誤差,一般用于工藝分析、工序檢驗及被指定參數的測量。
5)按測量在加工過程中所起的作用,分為主動測量和被動測量。
主動測量:工件在加工過程中進行測量,其結果直接用來控制零件的加工過程,從而及時防治廢品的產生。
被動測量:工件加工后進行的測量。此種測量只能判別加工件是否合格,僅限于發現并剔除廢品。
6)按被測零件在測量過程中所處的狀態,分為靜態測量和動態測量。
靜態測量:測量相對靜止。如千分尺測量直徑。
動態測量:測量時被測表面與測量頭模擬工作狀態中作相對運動。
動態測量方法能反映出零件接近使用狀態下的情況,是測量技術的發展方向。任何加工方法所得到的實際參數都不會絕對準確,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,就認為保證了加工精度。
以上就是關于加工精度的等級、測量方法與影響因素的一系列知識介紹,對于機械零件加工來講精度是一個非常重要的指標,在進行應用加工機床中,必須檢驗其加工精度,根據精度偏差和加工中心參數進行調節,加工狀態用標準件檢驗其加工精度。
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