機械加工常見(jiàn)影響因素及提高加工精度的策略論文

機械加工常見(jiàn)影響因素及提高加工精度的策略論文

　　1 概述。

　　機械產(chǎn)品壽命以及零件的工作性能的保證是以機械加工質(zhì)量作為保障的。而加工精度以及工件的表面質(zhì)量是衡量加工質(zhì)量的主要指標。但是受到各類(lèi)因素的影響，機械加工時(shí)工件同刀具之間的位置會(huì )發(fā)生變化，因此工件不能達到理想的標準，人們通過(guò)加工精度以及加工誤差進(jìn)行工件同刀具位置是否符合理想要求的標識。

　　2 加工精度獲取方法。

　�。�1）尺寸精度的獲取方式主要有三種，若產(chǎn)品的批量相對較小可以用試切法進(jìn)行獲得；若大批量生產(chǎn)工件則可以用調整法進(jìn)行獲��；若刀具制造相對復雜則可以利用定尺寸刀具法進(jìn)行獲��；而補償調整的精度測量則可以使用自動(dòng)控制法。

　�。�2）形狀精度的獲得方式主要有三種，即軌跡法、展成法以及成形刀具法。軌跡法是利用刀尖進(jìn)行運動(dòng)，從而獲得實(shí)際工件表面形狀。而展成法則是利用刀刃包絡(luò )面獲得工件形狀。而成形刀具法則是利用了刀刃的形狀。

　�。�3）位置精度的獲取方式需要借由夾具精度、機床精度以及夾裝精度等予以保證。

　　3 影響精度的因素。

　　3.1 幾何精度的影響。

　　3.1.1 加工原理的誤差。

　　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：

　�。�1）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；（2）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。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 機床的誤差。

　　此種誤差是由于機床受到各類(lèi)因素的影響而出現的誤差，主要的誤差種類(lèi)可以總結為三種，即主軸回轉誤差、導軌導向誤差以及傳動(dòng)鏈誤差。

　�。�1）主軸回轉誤差。主要是由于加工過(guò)程中回轉軸線(xiàn)實(shí)際的位置同理想的位置沒(méi)有重合，發(fā)生了一定的偏移，主軸回轉偏移主要有純角度擺動(dòng)、徑向跳動(dòng)以及軸向竄動(dòng)三種形式。而主軸發(fā)生回轉誤差主要受到軸承間隙、軸度和軸承間誤差、軸承自身誤差、主軸剛度改變、主軸熱變形等因素的影響。但實(shí)際加工中，加工方式不同，則回轉精度受到上述因素的影響不同。

　�。�2）導軌導何誤差。工件的相對位置由機床導軌確定，而導軌誤差是影響加工運動(dòng)基準的主要因素。被加工工件因此受到影響，而產(chǎn)生誤差。一旦導軌發(fā)生扭曲，即前后導軌的水平面、垂直面直線(xiàn)度不同，就會(huì )發(fā)生導軌誤差，切削過(guò)程中，工件表面會(huì )發(fā)生內彎曲或向前凸出。從而影響工件的加工精度。

　�。�3）傳動(dòng)鏈誤差。主要是機床兩端始末傳動(dòng)鏈元件同工件之間出現相對運動(dòng)誤差造成，其誤差衡量指標主要為元件轉角誤差進(jìn)行衡量，其產(chǎn)生的原因主要有傳動(dòng)元件、裝配和磨損。

　　3.1.3 刀具的幾何誤差。

　　刀具的幾何誤差主要有安裝誤差、制造誤差等。對于定尺寸刀具的機械加工中，工件尺寸精度會(huì )直接受到刀具精度的影響。工件形狀會(huì )受到刀具形狀的影響。而刀刃形狀在展成刀具加工中，會(huì )直接對工件加工精度產(chǎn)生影響。在一般刀具機械加工中，制造精度對工件加工精度無(wú)直接影響。

　　3.2 受力變形的影響。

　　在機械加工過(guò)程中，產(chǎn)生的力主要有：夾緊力、中立、傳動(dòng)力以及切削力和慣力等。受到上述力的作用，加工系統便會(huì )產(chǎn)生不同的變形。而變形的出現會(huì )改變工件同切削刃之間已經(jīng)確定的位置關(guān)系，加工誤差便會(huì )出現。而工藝加工精度受到系統剛度的影響會(huì )產(chǎn)生以下幾種形式的誤差：工件形狀受到受力點(diǎn)位置變化而出現的誤差；切削力由于毛坯材料的硬度不均而出現變化，使得系統受力不均，產(chǎn)生受力變形，因而出現加工誤差；誤差復映；在其它作用力的影響下，某些加工環(huán)節會(huì )出現手動(dòng)變形，因而出現誤差。

　　3.3 熱變形的影響。

　　在機械加工中，各類(lèi)熱源都會(huì )影響加工精度，使得工件產(chǎn)生諸多形變，因而出現加工誤差。在機械加工中，加工精度受到熱變形的影響主要有以下幾種。（1）機床熱變形。這種加工誤差是由機床受到熱源影響使得機床各部分溫升不均，而機床結構又相對較為復雜，受到分布不均的熱源影響，各個(gè)部件發(fā)生熱變形，且程度各異，使得機床幾何精度被破壞，機床加工精度因此而降低。（2）工件熱變形。

　　切削熱是令工件發(fā)生熱變形的主要熱源，其次則是外部熱源。在機械加工過(guò)程中，加工的方法不同，工件的結構、尺寸以及材料不同，則工件的熱變形也不相同。（3）刀具熱變形。切削熱是刀具熱變形的主要原因，切削過(guò)程中，雖然切削作用下傳遞給刀具的熱量很少，但刀具體積相對較小，而熱容量也相對較小，熱量容易集中在刀刃，因而刀具切削部分很容易在切削過(guò)程中發(fā)生熱變形。

　　4 提高加工精度方法。

　�。�1）直接法。在生產(chǎn)中較為常用的方式是直接減少誤差法。這種方式的應用需要對誤差產(chǎn)生原因予以明確，從而直接消除造成誤差的原因，或者對誤差進(jìn)行降低。例如，在車(chē)削細長(cháng)軸過(guò)程中，工件受力受熱而出現彎曲變形，那么可以利用大進(jìn)給反向切削、彈簧后頂尖的方式，對熱伸長(cháng)危害予以消除。（2）誤差補償法。該種方式是通過(guò)一種誤差去抵消另一種誤差，通過(guò)人為的制造誤差，從而令原有加工中的誤差消除，這種方式有益于誤差的降低以及加工精度的提高。（3）轉移誤差。該種方式是通過(guò)對誤差進(jìn)行轉移，使之不會(huì )對加工精度造成影響。主要是對受力變形、幾何誤差以及熱變形等進(jìn)行轉移。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，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。（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。（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 結束語(yǔ)。

　　誤差是機械加工中無(wú)法避免的問(wèn)題，在機械加工中應當盡可能的避免誤差，以保證加工工件的質(zhì)量。在加工過(guò)程中，只有依照實(shí)際情況，分析誤差產(chǎn)生的具體原因，有針對性的采取措施，減少誤差，以此提高機械加工質(zhì)量，確保工件精度，使得工件誤差符合零件加工誤差范圍，保證機械加工質(zhì)量。

　　參考文獻。

　　[1]汪堯。工藝系統幾何誤差對加工精度的影響分析[J].科技信息，2014（4）：56-58.

　　[2]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.

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