数控铣削加工中加工误差问题分析

　　摘要：任何机械产品都是由各零件装配而成的，零件的质量将直接影响到机械产品的
使用性能和寿命，因此在加工制造零件时必须保证其质量。本文主要结合数控铣削加工中出
现的工艺系统误差及其改善措施进行探讨，从而通过减小加工误差来提高系统的加工精度。
　　关键词：数控铣削

 加工误差 改善措施

　　零件的机械加工质量包含了加工精度和表面质量两方面，只有这两方面都达到了设计
要求，才能认为该零件合格。加工精度是指加工后所得到的零件的实际几何参数与理想几何
参数的符合程度；加工误差是指加工后所得到的零件的实际几何参数偏离理想几何参数的
程度。所以加工精度和加工误差是一个问题的两个方面，加工误差越小则加工精度越高。
　　

1 数据铣削加工中的加工误差的类型

　　

1.1 原理误差

　　原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀具切削刃形状来加工而产生的加工误
差。如以直线代替曲线的节点计算，点取得越少，误差越大。虽然有些产生原理误差的加工
方法会造成工件的加工误差，但却降低了加工成本、简化了机床结构、提高了生产率。因此，
只要造成的加工误差在允许范围内，这些加工方法就可以采用。
　　

1.2 工艺系统误差

　　由机床、夹具、工件和刀具所组成的完整的系统称之为工艺系统。加工过程中，工件与刀
具的相对位置就决定了零件加工的尺寸、形状和位置。因此，加工精度的问题也就涉及整个
工艺系统的精度问题。工艺系统的种种误差，在加工过程中会在不同的情况下以不同的方式
和程度反映为加工误差。根据工艺系统误差的性质可将其归纳为工艺系统的几何误差、工艺
系统受力变形引起的误差、工艺系统热变形引起的误差及工件内应力引起的误差。
　　

2 数控铣削加工中工艺系统误差的改善措施

　　

2.1 工艺系统的几何误差及改善措施

　　工艺系统的几何误差包括加工方法的原理误差、机床的几何误差、调整误差：刀具和夹
具的制造误差、工件的装夹误差以及工艺系统磨损所引起的误差。本节仅就机床几何误差中
的主轴误差和导轨误差对加工精度的影响进行简略分析。
　　①主轴误差。机床主轴是装夹刀具或工件的位置基准，它的误差将直接影响工件的加工
质量。机床主轴的回转精度是机床主要精度指标之一，其在很大程度上决定着工件加工表面
的形状精度。主轴的回转误差主要包括主轴的径向圆跳动、窜动和摆动。造成主轴径向圆跳动
的主要原因有：轴径与轴孔圆度不高、轴承滚道的形状误差、轴与孔安装后不同心以及滚动
体误差等。使用该主轴装夹工件将造成形状误差。
　　②导轨误差。导轨是机床的重要基准，它的各项误差将直接影响被加工零件的精度。以
数控铣床为例，当床身导轨在水平面内出现弯曲（前凸）时，会产生腰鼓形工件；当床身
导轨与主轴轴心在水平面内不平行时，会产生锥形工件；而当床身导轨与主轴轴心在垂直
面内不平行时，会产生鞍形工件。事实上，数控铣床导轨在水平面和垂直面内的几何误差对
加工精度的影响程度是不一样的。影响最大的是导轨在水平面内的弯曲度或与主轴轴心线的
平行度，而导轨在垂直面内的弯曲度或与主轴轴心线的平行度对加工精度的影响则小到可
以忽略的程度。
　　

2.2 工艺系统受力变形引起的误差及改善措施

　　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，
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。例如
铣削细长轴时，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。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。工艺系统受力变形通常是弹性变形，一般来说，工