機(jī)械加工中獲得零件加工精度的方法

郝文學(xué)

【摘 要】本文對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中如何獲得零件加工的精度進(jìn)行了討論，并分析了多種影響零件加工質(zhì)量的因素，希望可以減少生產(chǎn)過(guò)程中不必要的麻煩，并且對(duì)如何使工件的加工質(zhì)量達(dá)到要求，同時(shí)還能保證生產(chǎn)效率進(jìn)行了介紹。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工；零件加工；精度 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，現(xiàn)代企業(yè)在高目標(biāo)和低成本的追求過(guò)程中，對(duì)零件制造的基本要求就是要做到多、快、好、省。其中“好”的含義包括不斷提高零件的質(zhì)量，提高其使用效能與使用壽命，最大限度地消滅廢品，降低次品率，提高零件的合格率。因?yàn)榱慵馁|(zhì)量直接影響著機(jī)器的性能、壽命、效率、可靠性等指標(biāo)，是保證機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)，而零件的制造質(zhì)量，是依靠其毛坯的制造方法、機(jī)械加工、熱處理以及表面處理等工藝來(lái)保證的。因此，在零件制造的各個(gè)環(huán)節(jié)都要始終把保證質(zhì)量放在首位。

1.對(duì)加工精度和加工誤差的分析

加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與圖紙規(guī)定的理想幾何參數(shù)符合的程度，這種相符合的程度越高，加工精度也越高。在加工中，由于各種因素的影響，實(shí)際上不可能將零件的每一個(gè)幾何參數(shù)加工的與理想幾何參數(shù)完全相符，總會(huì)產(chǎn)生一些偏離，這種偏離，就是加工誤差。實(shí)際上，只要零件的加上誤差不超出零件圖上按零件的設(shè)計(jì)要求所規(guī)定的公差，就可以說(shuō)保證了零件的加工精度要求。由此可見(jiàn)，“加工精度”和“加工誤差”這兩個(gè)概念是從兩個(gè)側(cè)面來(lái)評(píng)定零件幾何參數(shù)這個(gè)同一事物的。加工精度的低和高是通過(guò)加工誤差的大和小來(lái)表示的。所以，保證和提高加工精度的問(wèn)題，實(shí)際上就是限制和減小加工誤差的問(wèn)題。

2.如何獲得加工精度

由于在加工過(guò)程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達(dá)到的精度是不同的。如果盲目追求加工精度，就會(huì)降低生產(chǎn)效率，增加加工成本。所以，我們?cè)诒ＷC加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量達(dá)到提高效率，降低生產(chǎn)成本的目的。加工精度可以分為尺寸精度、形狀精度和位置精度，因此，加工精度的高、低是以尺寸公差、形狀公差和位置公差來(lái)衡量的。

2.1零件尺寸的精度方法

零件尺寸的加工方法首先包括試切法，就是先試切出很小部分加工表面，測(cè)量試切所得的尺寸，按照加工要求適當(dāng)調(diào)刀具切削刃相對(duì)工件的位置，再試切，再測(cè)量，如此經(jīng)過(guò)兩三次試切和測(cè)量，當(dāng)被加工尺寸達(dá)到要求后，再切削整個(gè)待加工表面。其次是調(diào)整法，就是預(yù)先用樣件或標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整好機(jī)床、夾具、刀具和工件的準(zhǔn)確相對(duì)位置，用以保證工件的尺寸精度，并在一批零件加工過(guò)程中尺寸保持不變，這就是調(diào)整法。還有定尺寸法，即用刀具的相應(yīng)尺寸來(lái)保證工件被加工部位尺寸的方法，它是利用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的刀具加工，加工面的尺寸由刀具尺寸決定，即用具有一定的尺寸精度的刀具來(lái)保證工件被加工部位的精度。最后是自動(dòng)控制法，即在加工過(guò)程中，通過(guò)由尺寸測(cè)量裝置、動(dòng)力進(jìn)給裝置和控制機(jī)構(gòu)等組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使加工過(guò)程中的尺寸測(cè)量、刀具的補(bǔ)償調(diào)整和切削加工等一系列工作自動(dòng)完成，從而自動(dòng)獲得所要求尺寸精度的一種加工方法。

2.2獲得形狀精度的方法

獲得形狀精度的方法首先包括軌跡法，這種加工方法是利用刀尖運(yùn)動(dòng)的軌跡來(lái)形成被加工表面的形狀的，普通的車削、銑削、刨削和磨削等均屬于刀尖軌跡法，用這種方法得到的形狀精度主要取決于成形運(yùn)動(dòng)的精度。另外是成形法，通過(guò)利用成形刀具的幾何形狀來(lái)代替機(jī)床的某些成形運(yùn)動(dòng)而獲得加工表面形狀的。如成形車削、銑削、磨削等，成形法所獲得的形狀精度主要取決于刀刃的形狀。

還有展成法，就是利用刀具和工件作展成運(yùn)動(dòng)所形成的包絡(luò)面來(lái)得到加工表面的形狀，這種方法所獲得的形狀精度主要取決于刀刃的形狀精度和展成運(yùn)動(dòng)精度。

2.3獲得位置精度方法

機(jī)械加工中，被加工表面對(duì)其他表面位置精度的獲得，主要取決工件的裝夾。

直接找正裝夾法是用百分表、劃線盤(pán)或目測(cè)直接在機(jī)床上找正工件位置的裝夾方法。劃線找正裝夾法是先在毛坯上按照零件圖劃出中心線、對(duì)稱線和各待加工表面的加工線，然后將工件裝上機(jī)床，按照劃好的線找正工件在機(jī)床上的裝夾位置，這種裝夾方法生產(chǎn)率低，精度低，且對(duì)工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件小批生產(chǎn)中加工復(fù)雜而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而無(wú)法直接用夾具裝夾的場(chǎng)合。最后是用夾具裝夾，夾具是按照被加工工序要求專門(mén)設(shè)計(jì)的，夾具上的定位元件能使工件相對(duì)于機(jī)床與刀具迅速占有正確位置，不需找正就能保證工件的裝夾定位精度，用夾具裝夾生產(chǎn)率高，定位精度高，但需要設(shè)計(jì)、制造專用夾具，廣泛用于成批及大量生產(chǎn)。

3.數(shù)控工藝對(duì)零件加工精度的影響

自 1952 年世界上第一臺(tái)數(shù)控銑床產(chǎn)生以來(lái)，高精度化就成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床越來(lái)越普及，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了具大變化。數(shù)控機(jī)床采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，各坐標(biāo)軸采用閉環(huán)或半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)鏈變短，機(jī)械部件在消隙、減磨等方面進(jìn)行了很多改進(jìn)，因此，數(shù)控機(jī)床具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、加工過(guò)程柔性好、加工性能強(qiáng)等特點(diǎn)。數(shù)控編程對(duì)加工精度的影響主要來(lái)自編程原點(diǎn)的確定、數(shù)據(jù)處理、軌跡擬合、加工路線選擇等方面。

首先是編程原點(diǎn)選擇對(duì)加工精度的影響，數(shù)控編程首先遇到的問(wèn)題就是確定編程原點(diǎn)，編程坐標(biāo)系一般是編程人員根據(jù)零件加工特點(diǎn)和零件圖紙確定的。編程原點(diǎn)的選擇直接影響零件的加工精度，確定編程坐標(biāo)系最根本的原則是編程基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)統(tǒng)，這樣可最大限度地減少尺寸公差換算所引起的誤差。另外是編程時(shí)數(shù)據(jù)處理對(duì)加工精度的影響，數(shù)控編程時(shí)的數(shù)據(jù)處理對(duì)輪廓軌跡的加工精度有直接影響，其中比較重要的因素是未知編程節(jié)點(diǎn)的計(jì)算以及編程尺寸公差帶的換算。還有加工路線對(duì)加工精度的影響，加工路線是編程的重要內(nèi)容之一，加工路線對(duì)加工精度及加工效率影響很大。接下來(lái)是插補(bǔ)運(yùn)算對(duì)加工精度的影響，插補(bǔ)運(yùn)算對(duì)加工精度的影響取決于系統(tǒng)的插補(bǔ)方式，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)多采用脈沖增量法，標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)則多采用數(shù)據(jù)采樣法及軟件、硬件相配合的兩級(jí)插補(bǔ)法，但無(wú)論哪種插補(bǔ)方法都會(huì)產(chǎn)生累積誤差，當(dāng)累計(jì)誤差達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生移動(dòng)和定位誤差，影響加工精度。最后是軌跡擬合誤差對(duì)加工精度的影響，數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行非圓曲線加工時(shí)是利用小直線段或小圓弧段生成加工軌跡的擬合曲線，因?yàn)橐话銛?shù)控系統(tǒng)只具備直線和指定平面內(nèi)圓弧插補(bǔ)功能，當(dāng)加工軌跡為非圓曲線時(shí)，只能用直線和圓弧去逼近。非圓曲線軌跡的擬合常用等間距、等弦長(zhǎng)、等誤差法，其中等誤差法可以在保證擬合精度的同時(shí)，提高加工效率。非圓曲線軌跡的擬合必定帶來(lái)擬合誤差，這里最重要的是控制擬合誤差小于工件的允許誤差，必要時(shí)要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中的零件精度加工的方法進(jìn)行了分析和討論，還對(duì)數(shù)控技術(shù)對(duì)零件精度加工的影響進(jìn)行了總結(jié)。事實(shí)上，在機(jī)械加工中，誤差是不可避免的，加工過(guò)程中不管采用那種加工方法，只要精心操作，細(xì)心調(diào)整，并選用合適的切削參數(shù)進(jìn)行加工，都能使加工精度得到較大的提高，相信隨著我國(guó)機(jī)械加工工藝的不斷提高，在不久的將來(lái)就能建立基礎(chǔ)工程的數(shù)據(jù)庫(kù)，提高數(shù)控加工效率，最終獲得質(zhì)量精度合格的零件。

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