機(jī)械加工中對(duì)精度加工制造造成影響的因素

摘 要：眾所周知，在機(jī)械的加工過程中，往往有很多重要的因素影響產(chǎn)品最后的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，怎樣才能使得最終產(chǎn)品的質(zhì)量符合要求，在產(chǎn)品加工處理過程中減小不利因素對(duì)加工精度的影響是加工處理之前必須考慮的，因此，我們要對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行分析。筆者把自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，具體研究這一問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；精度誤差原因

1 概述

1.1 加工精度與加工誤差的含義：簡(jiǎn)而言之，機(jī)械加工精度與機(jī)械加工誤差都是評(píng)價(jià)物體加工表面參數(shù)的術(shù)語(yǔ)。通常來(lái)說(shuō)，機(jī)械加工精度使用數(shù)學(xué)的公差等級(jí)測(cè)量，測(cè)量出來(lái)的等級(jí)數(shù)值越小，表明物體加工出來(lái)的工件的誤差越小，產(chǎn)生的精確度越高；加工誤差用具體的數(shù)值表示，具體數(shù)值越大，說(shuō)明工件的誤差越大，產(chǎn)生的準(zhǔn)確度越低。需要說(shuō)明的是，任何一種物體通過各種加工方法得到的參數(shù)都不會(huì)絕對(duì)準(zhǔn)確，從零件的功能上來(lái)看，只要工件加工產(chǎn)生的誤差在要求的范圍之內(nèi)，我們就可以認(rèn)為工件保證了加工精度。機(jī)器的質(zhì)量取決于零件的加工質(zhì)量和機(jī)器本身的裝配質(zhì)量，零件加工質(zhì)量包含零件加工精度和表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)部分。

1.2 加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常的加工條件下，采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和工藝裝備，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人、不延長(zhǎng)加工時(shí)間的一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度。經(jīng)濟(jì)精度就是在滿足使用要求的條件下最低的精度、成本最低，從而達(dá)到追求利益最大化的目的。經(jīng)濟(jì)加工精度所得出的精度不是局限在一個(gè)確定的具體的數(shù)值，而是限定在一個(gè)較合理的范圍，只要檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果位于這個(gè)有限的范圍之內(nèi)都是可以并且合理的。

1.3 原始誤差：工藝系統(tǒng)的原始誤差主要由數(shù)學(xué)方面的幾何和代數(shù)產(chǎn)生的誤差、物體實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差、物件本身特有的誤差以及在加工過程中因?yàn)榧庸?，受熱、擠壓等產(chǎn)生的誤差。另外，工件內(nèi)部因?yàn)槭芰σ鸬牟淮_定的無(wú)法事先預(yù)測(cè)的變形和工件加工之前事先工作引起的原理、調(diào)整、測(cè)量等誤差。

1.4 研究機(jī)械加工精度的方法：分析計(jì)算法和統(tǒng)計(jì)分析法。機(jī)械加工精度的目的是研究加工系統(tǒng)中各種誤差與加工精度之間的關(guān)系，尋求提高加工精度的途徑，以保證零件的機(jī)械加工質(zhì)量，機(jī)械加工精度是加工核心的內(nèi)容之一。

2 工藝系統(tǒng)集合誤差

2.1 機(jī)床的幾何誤差

盡量減少機(jī)床幾何誤差帶來(lái)的缺陷，可以提高整個(gè)機(jī)械工業(yè)的加工水平，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高我國(guó)國(guó)防能力，增強(qiáng)我國(guó)的綜合國(guó)力都具有重大意義。所以，我們應(yīng)該采取相應(yīng)的措施才減少避免這一失誤。

2.1.1 幾何誤差產(chǎn)生的原因。機(jī)床的原始制造誤差是指由組成機(jī)床各部件工作表面的幾何形狀、表面質(zhì)量、相互之間的位置誤差所引起的機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差，是數(shù)控機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的主要原因。機(jī)床的控制系統(tǒng)誤差包括機(jī)床軸系的綜合誤差。熱變形誤差由于機(jī)床的內(nèi)部熱源和環(huán)境熱擾動(dòng)導(dǎo)致機(jī)床的結(jié)構(gòu)熱變形而產(chǎn)生的誤差。

2.1.2 機(jī)床的振動(dòng)誤差一般來(lái)說(shuō)，在工件的加工工作中，加工工作的工具是刀具，而刀具對(duì)于工件的成形工作是靠加工機(jī)床完成的。所以，機(jī)床的精度和準(zhǔn)確度對(duì)于工件最后成形的測(cè)量的準(zhǔn)確度至關(guān)重要。機(jī)床對(duì)工件影響的因素主要有以下因素決定：主要的軸承回轉(zhuǎn)的本身誤差，半徑的軌道的誤差，工件的傳動(dòng)鏈的誤差，以及機(jī)床的磨損使得其自身工作準(zhǔn)確度下降許多等。

2.2 刀具的幾何誤差

刀具是機(jī)床工作不可或缺的工具，它既是一種輔助工具，又是一種影響測(cè)量結(jié)果的重要因素。刀具對(duì)工具加工帶來(lái)的影響由于道具的分類的不同而有差異。產(chǎn)生的影響對(duì)機(jī)床最終的準(zhǔn)確度有影響；但是對(duì)于一般不重要的輔助的刀具而言，它們?cè)斐傻挠绊憣?duì)最終結(jié)果不重要，有時(shí)候甚至可以忽略不計(jì)。

3 定位誤差

3.1 含義定位誤差是指由于工件在機(jī)床上定位不準(zhǔn)而引起的加工誤差。對(duì)一批準(zhǔn)備加工的工件來(lái)說(shuō)，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。

3.2 其它因素：（1）定位誤差就是準(zhǔn)備加工的工件在機(jī)床定位時(shí)由于工件的位置偏離了理想位置而引起的加工誤差，工件在夾具中的定位實(shí)際上是以定位元件、工件的定位基準(zhǔn)面來(lái)代替夾具原理中的“定位原理”所決定的點(diǎn)、線、面。（2）企業(yè)信息化是指利用信息技術(shù)獲取、處理、傳輸、應(yīng)用知識(shí)和信息資源，使企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)和收益更多的一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。

4 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

4.1 基本概念：機(jī)械加工是指有人的參與和機(jī)器的工作，人在機(jī)器的輔助下，把機(jī)床工件改造成人類本身需要的形狀，加工工藝至關(guān)重要，它通過重力、傳動(dòng)力、慣性、削力等，把工件進(jìn)行相應(yīng)的變形，改變其相應(yīng)的位置，使得工件的最終結(jié)果的準(zhǔn)確度下降。

4.2 工件剛度是為了分析計(jì)算工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響，從而引入一個(gè)有用的概念。當(dāng)車刀處理工件時(shí)，由于切削刃上和工件上受到大小相等，方向相反的切削力的作用；而切削力的分力對(duì)加工精度的影響最大。

4.3 機(jī)床部件剛度 機(jī)床部件由許多零件組成

4.3.1 它有以下的特點(diǎn)：（1）變形后的物體與機(jī)床部件沒有線性關(guān)系；（2）加載物體的曲線與卸載物體的曲線會(huì)消耗加工后的物件；（3）加工后的物件仍殘余部件，經(jīng)過多次的改善后會(huì)不可避免的存在變形的因素。

4.3.2 影響機(jī)床部件剛度的因素有：（1）部件本身的瑕疵；（2）部件在加載或者卸載時(shí)產(chǎn)生的變形；（3）部件運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力；（4）部件之間間隙的存在。

4.3.3 工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響：

（1）由于切削力變化引起的誤差：加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。（2）由于夾緊變形引起的誤差：加工發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭孔時(shí)，由于夾緊力著力點(diǎn)不當(dāng)，使工件產(chǎn)生加緊變形，造成加工后兩孔中心線不平行及所加工的大孔的軸線與定位端面變形，造成相應(yīng)的加工誤差。

5 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)雖然只是影響因素之一，但是它對(duì)整個(gè)工件加工中產(chǎn)生的影響不可忽視，而且應(yīng)該得到人們的高度重視。因?yàn)楣に囅到y(tǒng)造成的工件熱變形給機(jī)床工件的加工精度帶來(lái)很大的影響。尤其是在精密的工件加工和大型的工件加工中更為明顯，所以，眾所周知，有時(shí)候熱變形引起的加工誤差會(huì)占加工工件的總誤差的一半以上。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。

6 內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差

6.1 基本概念

內(nèi)應(yīng)力的含義比較容易理解，它是指在沒有外力存在的前提下，機(jī)床零件本身內(nèi)部存在的應(yīng)力，它是一種內(nèi)在的力量。一旦要加工的機(jī)床工件上含有內(nèi)力以后，工件金屬本身就位于一種極其不穩(wěn)定的高位能的狀態(tài)之下，它自身自覺地向低位能運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)化的工作中伴有變形產(chǎn)生，最終使得加工工件失去精度。

6.2 內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生

熱加工中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生、熱加工的作用以及產(chǎn)生的結(jié)果極其重要，所以，熱加工的因素很多也很重要，熱處理工序中因?yàn)楣ぜ陌霃降谋诤癫煌?，冷卻的方法不一樣，產(chǎn)生的結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果會(huì)有差距。

總之，工件加工過程紛繁復(fù)雜，要考慮的因素很多，我們?cè)谶M(jìn)行工件加工和測(cè)量的過程中，重要的是把主要因素考慮在內(nèi)，例如：工藝誤差，導(dǎo)軌誤差，內(nèi)應(yīng)力等。只有充分考慮到在工件加工之前和制作之中的誤差，才會(huì)減小錯(cuò)誤率，準(zhǔn)確率自然而然的提高。

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