- 相關(guān)推薦
探討影響機械加工精度的因素與提升策略
1 引 言
零件的加工質(zhì)量是保證機械產(chǎn)品工作性能和產(chǎn)品壽命的基礎。衡量機械加工質(zhì)量的指標有兩方面即加工精度與表面質(zhì)量，在機械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的[1]正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來(lái)的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機械加工精度和加工誤差來(lái)表示。加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數的符合程度。而加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數的偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大。加工精度的高低以國家有關(guān)公差標準來(lái)表示。
2 獲得加工精度的常用方法
�。�1）獲得尺寸精度的方法：試切法：用于單件小批生產(chǎn)；調整法：用于成批大量生；定尺寸刀具法：生產(chǎn)率高，刀具制造復雜；自動(dòng)控制法：切削測量補償調整。
�。�2）獲得形狀精度的方法：軌跡法：利用刀尖運動(dòng)軌跡形成工件表面形狀；成形刀具法：由刀刃的形狀形成工件表面形狀；展成法：由切削刃包絡(luò )面形成工件表面形狀[2].
�。�3）獲得位置精度的方法：主要由機床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證。
3 機械加工精度的影響因素
3.1 工藝系統的幾何精度對加工精度的影響
3.1.1 加工原理誤差
加工原理誤差是指采用了近似的成形運動(dòng)或近似的切削刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差，如，滾齒加工用的齒輪滾刀有兩種誤差：切削刃齒廓近似造形誤差，由于制造上的困難，采用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；由于滾刀刀齒數有限，實(shí)際加工出的齒形是一條折線(xiàn)，和理論的光滑漸開(kāi)線(xiàn)有差異。通過(guò)采用近似的成形運動(dòng)或近似的切削刃輪廓，雖然會(huì )帶來(lái)加工原理誤差，但往往可簡(jiǎn)化機床或刀具的結構，提高生產(chǎn)效率，有時(shí)反而能得到較高的加工精度[3].因此，只要誤差不超過(guò)規定的精度要求、在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應用。
3.1.2 機床誤差
機床誤差可歸納為：機床導軌導向誤差，機床主軸回轉誤差，機床傳動(dòng)鏈的誤差。
�。�1）主軸回轉誤差 主軸回轉誤差即實(shí)際回轉軸線(xiàn)與理想回轉軸線(xiàn)的偏移量，具有三種基本形式：
純徑向跳動(dòng)，純角度擺動(dòng)，軸向竄動(dòng)，如圖1所示。
影響主軸回轉精度的主要因素軸承本身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，各段軸頸、軸孔的同軸度誤差主軸系統的剛度和熱變形等。但它們對主軸回轉精度的影響大小隨加工方式而不同。
�。�2）機床導軌誤差 導軌是確定主要部件相對位置的基準，也是運動(dòng)基準，各項誤差直接影響被加工工件的精度對導軌的精度要求主要有：在水平面內的直線(xiàn)度在垂直面內的直線(xiàn)度，前后導軌的平行度（扭曲）。導軌誤差對加工精度的影響：如車(chē)削時(shí)導軌在水平面內彎曲，向前凸出，則出現鼓形誤差[4];向后凸出，則出現鞍形誤差如圖2所示。
�。�3）機床傳動(dòng)鏈誤差 指機床內傳動(dòng)鏈始末兩端的傳動(dòng)元件間相對運動(dòng)的誤差，一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉角誤差來(lái)衡量。產(chǎn)生的原因是傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的制造誤差、裝配誤差及磨損等。若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉角誤差為$Ui,則它所造成傳動(dòng)鏈末端元件的轉角誤差為Ki$Ui,Ki為該軸到末端元件的總傳動(dòng)比，稱(chēng)為誤差傳遞系數，若Ki大于1則誤差被擴大；反之，若Ki小于1誤差被縮小。各傳動(dòng)件對工件精度影響的總和為EKi$Ui.
3.1.3 刀具的幾何誤差
包括刀具切削部、裝夾部的制造誤差及刀具安裝誤差：定尺寸刀具：刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度；成形刀具：刀具形狀精度直接影響工件形狀精度；展成刀具：刀刃形狀精度會(huì )影響工件加工精度；一般刀具：制造精度對工件加工精度無(wú)直接影響[5].
3.1.4 調整誤差
在工序的調整工作中所存在的誤差即調整誤差一次調整后存在的誤差對這一批零件的影響不變。
但大批量加工中存在多次調整，不可能每次完全相同。對全部零件來(lái)說(shuō)，每次調整誤差為偶然性誤差。
機床調整誤差可理解為零件尺寸分布曲線(xiàn)中心的最大偏移量。
3.2 工藝系統的受力變形對加工精度的影響
工藝系統加工中受到的力有：切削力，傳動(dòng)力，慣性力，夾緊力，重力等。工藝系統在這些力的作用下，將產(chǎn)生相應的變形。這種變形將破壞切削刃和工件之間已調整好的正確的位置關(guān)系，從而產(chǎn)生加工誤差。工藝系統的剛度對加工精度的影響歸納起來(lái)為下列常見(jiàn)形式：由于受力點(diǎn)位置的變化而產(chǎn)生的工件形狀誤差；誤差復映；毛坯材料硬度不均勻使切削力產(chǎn)生變化，工藝系統受力變形隨之變化而產(chǎn)生加工誤差；工藝系統中其它作用力使工藝系統中某些環(huán)節受力變形而產(chǎn)生加工誤差，如圖3所示。
3.3 工藝系統的熱變形對加工精度的影響
工藝系統在各種熱源的影響下會(huì )產(chǎn)生很復雜的變形，導致工件產(chǎn)生加工誤差。工藝系統的熱變形對加工精度的影響主要分為以下幾種：機床熱變形引起的加工誤差，機床受熱源的影響，各部分溫升將發(fā)生變化，由于熱源分布的不均勻和機床結構的復雜性，機床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，破壞了機床原有的幾何精度，從而降低了機床的加工精度；工件熱變形引起的加工誤差：使工件產(chǎn)生變形的熱源，使工件產(chǎn)生變形的熱源為切削熱（主要）與外部熱源，同時(shí)，不同的加工方法，不同的工件材料、結構和尺寸件的受熱變形也不相同[6];刀具熱變形引起的加工誤差：刀具的熱變形主要是切削熱引起的，傳給刀具的熱量雖不多，但由于刀具體積小、熱容量小且熱量又集中在切削部分，因此切削部分仍產(chǎn)生很高的溫升。
4 提高機械加工精度的措施
�。�1）直接減少誤差法 直接減少誤差法在生產(chǎn)中應用較廣，是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素直接進(jìn)行消除或減少的方法。例如：細長(cháng)軸的車(chē)削，由于受力和熱的影響而使工件產(chǎn)生彎曲變形，現采用“大進(jìn)給反向切削法”,再輔之以彈簧后頂尖，可進(jìn)一步消除熱伸長(cháng)的危害，如圖4所示。
�。�2）誤差補償法 誤差補償法，就是人為地造出一種新的原始誤差。去抵消原來(lái)工藝系統中固有的原始誤差，從而減少加工誤差，提高加工精度[7].
�。�3）誤差轉移法 誤差轉移法實(shí)質(zhì)上是將工藝系統的幾何誤差、受力變形和熱變形等，轉移到不影響加工精度的方向去。例如，對具有分度或轉位的多工位加工工序或采用轉位刀架加工的工序，其分度、轉位誤差將直接影響零件有關(guān)表面的加工精度。若將刀具垂直安裝（如圖），可將轉塔刀架轉位時(shí)的重復定位誤差轉移到零件內孔加工表面的誤差非敏感方向，可減少加工誤差的產(chǎn)生，提高加工精度[8].
�。�4）均分原始誤差法 提高毛坯精度或上道工序的加工精度，往往是不經(jīng)濟的。這時(shí)，可把毛坯（或上道工序的工件）按尺寸誤差大小分為n組，每組毛坯的誤差就縮小為原來(lái)的1/n,然后按各組的平均尺寸分別調整刀具與工件的相對位置或調整定位元件、就可大大縮小整批工件的尺寸分散范圍。在生產(chǎn)中會(huì )遇到這種情況：本工序的加工精度穩定，工序能力也足夠，但毛坯或上道工序加工的半成品精度太低，引起定位誤差或復映誤差過(guò)大，因而不能保證加工精度[9].
�。�5）就地加工法 機床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。如牛頭刨、龍門(mén)刨工作臺面裝配在自身機床上進(jìn)行“自刨自”精加工，以保證對滑枕、橫梁的平行度；平面磨床工作臺面在裝配后作“自磨自”精加工；在機床上修正卡盤(pán)平面的平直度，卡爪的同軸度。
5 結 語(yǔ)
在機械加工的過(guò)程中，誤差的產(chǎn)生不能夠避免，只有結合具體情況對誤差出現的原因進(jìn)行詳盡的剖析，才能夠采取相應的對策減小加工誤差，從而真正提高機械加工的精度。使加工誤差控制在零件需求的許可范圍之內，從而保證零件的加工質(zhì)量。
參考文獻：
[1] 李玉平。機械加工誤差的分析[J].新余高專(zhuān)報， 2005（4）： 124-125.
[2] 朱正欣。機械制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)版社， 1999.
[3] 汪 堯。工藝系統幾何誤差對加工精度的影分析[ J].科技信息， 2004（4）： 56-58.
[4] 劉晉春，趙家齊。特種加工第四版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[5] 丁立銘。航空制造工程手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社， 1993.
[6] 盧秉恒。機械制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2005.
[7] 張亮峰，趙建樹(shù)。機械加工工藝基礎與實(shí)習[M].北京：高等教育出版社， 1999.
[8] 孫志忠，袁慰平。數值分析（第2版）[M].南京：東南大學(xué)出版社， 2002.
[9] 廖效果，劉又午。數控技術(shù)[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，200“.
[10] 席子杰。數控機床加工工藝編程與維修[M].長(cháng)春：吉林電子出版社， 2003.
【探討影響機械加工精度的因素與提升策略】相關(guān)文章：
機械加工常見(jiàn)影響因素及提高加工精度的策略論文07-03
影響機械加工表面質(zhì)量的因素及改進(jìn)策略分析論文07-03
影響機械零件加工精度的因素及改善對策論文07-03
機械加工表面質(zhì)量的影響因素及解決策略論文07-03
機械加工表面質(zhì)量的影響因素與改善途徑論文07-03
提高機械加工精度的措施論文07-03
淺談精度控制下的機械加工07-04