影響機(jī)械加工表面精度因素研究

張廣城 朱曉剛 杜云峰

【摘 要】機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量密切相關(guān)。而零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。它包括零件的加工精度和表面質(zhì)量?jī)煞矫妗?/p>

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工產(chǎn)品；加工精度；表面質(zhì)量

一、機(jī)械加工精度

（一）機(jī)械加工精度的含義及內(nèi)容

加工精度是零件經(jīng)過(guò)加工后的尺寸，幾何形狀以及各表面相互位置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度，而它們之間的偏離程度則稱(chēng)為加工誤差，加工精度在數(shù)值上通過(guò)加工誤差的大小來(lái)表示。零件的幾何參數(shù)包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個(gè)方面。故加工精度包括：（1）尺寸精度。尺寸精度用來(lái)限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過(guò)一定的范圍。（2）幾何形狀精度。幾何形狀精度用來(lái)限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線(xiàn)度等。（3）相互位置精度。相互位置精度用來(lái)限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差。由于加工要素的影響，其尺寸、形狀和表面相互位置不會(huì)完全一致，總是存在一定的加工誤差。同時(shí)，從滿(mǎn)足要求的公差范圍的前提下，要采取合理的經(jīng)濟(jì)以提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。

（二）影響加工精度的原始誤差

機(jī)械加工中，多方面的因素都對(duì)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生影響，從而造成各種各樣的原始誤差。這些原始誤差，一部分與工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)，一部分與切削過(guò)程有關(guān)。按照這些誤差的性質(zhì)可歸納為以下四個(gè)方面：（1）工藝系統(tǒng)的幾何誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括加工方法的原理誤差，機(jī)床的幾何誤差。調(diào)整誤差，刀具和夾具的制造誤差，工件和夾具的制造誤差，工件的裝夾誤差以及工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差。（2）工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差。（3）工藝系統(tǒng)熱變形所引起的誤差。（4）工件的殘余應(yīng)力引起的誤差。

（三）機(jī)械加工誤差的分類(lèi)

1、系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差。從誤差是否被人們掌握來(lái)分，誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差（又稱(chēng)偶然誤差），凡是誤差的大小 和方向均已被掌握的，則為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差又分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。常值系統(tǒng)誤差的數(shù)值是不變的。

如機(jī)床、夾具、刀具和量具的制造誤差都是常值誤差。變值系統(tǒng)誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化，可按線(xiàn)性變化。如刀具在正常磨損時(shí)，其磨損值與時(shí)間成線(xiàn)性比例關(guān)系，它是線(xiàn)性變值系統(tǒng)誤差；而刀具受熱伸長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)量和時(shí)間就是非線(xiàn)性變值系統(tǒng)誤差。凡是沒(méi)有被掌握誤差規(guī)律的，則為隨機(jī)誤差。

2、靜態(tài)誤差、切削狀態(tài)誤差與動(dòng)態(tài)誤差。從誤差是否與切削狀態(tài)有關(guān)來(lái)分，可分為靜態(tài)與切削狀態(tài)誤差。工藝系統(tǒng)在不切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差，通常稱(chēng)為靜態(tài)誤差，如機(jī)床的機(jī)體精度和傳動(dòng)精度等。工藝 系統(tǒng)在切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差，通常稱(chēng)為切削狀態(tài)誤差，如機(jī)床在切削時(shí)的受力變形和受熱變形等。工藝系統(tǒng)在有振動(dòng)的狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)誤差。

二、工藝系統(tǒng)的幾何誤差

（一）加工原理誤差

加工原理誤差是由于采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工所產(chǎn)生的誤差。通常，為了獲得規(guī)定的加工表面，刀具和工件之間必須實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的成形運(yùn)動(dòng)，機(jī)械加工中稱(chēng)為加工原理。理論上應(yīng)采用理想的加工原理和完全準(zhǔn)確的成形運(yùn)動(dòng)以獲得精確的零件表面。但在實(shí)踐中，完全精確的加工原理常常很難實(shí)現(xiàn)，有時(shí)加工效率很低，有時(shí)會(huì)使機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，制造困難；有時(shí)由于結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)多，造成機(jī)床傳動(dòng)中的誤差增加，或使機(jī)床剛度和制造精度很難保證。因此，采用近似的加工原理以獲得較高的加工精度是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)性的有效工藝措施。

例如，齒輪滾齒加工用的滾刀有兩種原理誤差，一是近似造型原理誤差，即由于制造上的困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廊基本蝸桿代替漸開(kāi)線(xiàn)基本蝸桿；二是由于滾刀刀刃數(shù)有限，所切出的齒形實(shí)際上是一條折線(xiàn)而不是光滑的漸開(kāi)線(xiàn)，但由此造成的齒形誤差遠(yuǎn)比由滾刀制造和刃磨誤差引起的齒形誤差小得多，故忽略不計(jì)。又如模數(shù)銑刀成形銑削齒輪，模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪，齒形參數(shù)是不同的。理論上，同一模數(shù)，不同齒數(shù)的齒輪就要用相應(yīng)的一把齒形刀具加工，實(shí)際上，為精簡(jiǎn)刀具數(shù)量，常用一把模數(shù)銑刀加工某一齒數(shù)蒲團(tuán)的齒輪，也采用季近似刀刃輪廓。

（二）機(jī)床的幾何誤差

1、主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的概念。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度，對(duì)工件的加工精度有直接影響，所謂主軸的回轉(zhuǎn)精度是指主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的漂移。

理論上，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，其回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的空間位置是固定不變的，即瞬時(shí)速度為零。實(shí)際上，由于主軸部件在加工，裝配過(guò)程中的各種誤差和回轉(zhuǎn)時(shí)的受力、受熱等因素，使主軸在每一瞬間時(shí)回轉(zhuǎn)軸心線(xiàn)的空間位置處于變動(dòng)狀態(tài)，造成軸線(xiàn)漂移，也就是存在著回轉(zhuǎn)誤差。

2、主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的影響因素。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素是主軸軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸的誤差及主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等。主軸采用滑動(dòng)軸承時(shí)，主軸軸頸和軸承孔的圓度誤差和波度對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度有直接影響。但對(duì)不同類(lèi)型的機(jī)床其影響的因素也各不相同。

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