淺析影響普通車床加工精度的因素

寇錄峰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)對精度的要求越來越高，機(jī)械零件的精度對機(jī)械設(shè)備的性能以及壽命的影響也越來越大，所以如何在加工過程提高零件的精度顯得越來越重要。但想要在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高精度加工，就必須對影響加工精度的因素進(jìn)行比較全面的了解，進(jìn)而找出切實(shí)可行的誤差控制方法。本文結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就影響普通車床的機(jī)械加工精度因素做一下分析。

關(guān)鍵詞：加工精度；控制方法

加工精度是加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。理想的幾何參數(shù)，對尺寸而言，就是平均尺寸；對表面幾何形狀而言，就是絕對的圓、圓柱、平面、錐面和直線等；對表面之間的相互位置而言，就是絕對的平行、垂直、同軸、對稱等。零件實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱為加工誤差。簡單說即零件最終加工尺寸與圖紙要求尺寸之間的差別。不管是什么車床，影響表面粗糙度的因素一般有以下幾點(diǎn)：首先主軸的穩(wěn)定性，主軸跳動(dòng)越大，表面粗糙度越差。轉(zhuǎn)速越快，跳動(dòng)越大。第二，進(jìn)給量的選擇對于表面粗糙度起到?jīng)Q定性作用，而且還要根據(jù)進(jìn)給量選擇好主軸轉(zhuǎn)速。第三，刀具的選擇和應(yīng)用，加工什么的表面用什么樣的刀具。如最小直徑刀具的強(qiáng)度最弱，應(yīng)按最小直徑刀具選擇進(jìn)給量；又如最大直徑刀具的切削速最高，磨損最快，故應(yīng)按最大直徑刀具確定切削速度。各單個(gè)刀具所進(jìn)行的加工工藝不同時(shí)，需兼顧其不同點(diǎn)。

機(jī)床誤差一般分為下面三種

1 機(jī)床精度誤差

根據(jù)被加工工件的加工精度要求，機(jī)床按絕對分級法分為六個(gè)絕對精度等級，分別用羅馬數(shù)字Ⅴ、Ⅵ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示，Ⅵ級精度最低，Ⅰ級精度最高。

2 機(jī)床系統(tǒng)誤差

機(jī)床的系統(tǒng)誤差是機(jī)床自身產(chǎn)生的，在制造過程中形成的。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、機(jī)床部件剛性誤差等。

2.1 定位精度誤差

由于機(jī)床在裝配過程中要受到主軸精度、導(dǎo)軌精度及絲杠等定位精度的影響，因此要對以上精度誤差進(jìn)行控制。

（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度；

（2）導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。其誤差主要分為兩方面：一方面是導(dǎo)軌在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的直線度誤差；另一方面是前后導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的平行度誤差。前者直接決定刀具是否能均勻而平穩(wěn)地直線進(jìn)給，從而影響被加工零件的幾何精度。此外，機(jī)床床身導(dǎo)軌還承受刀架等部件的重力及工作載荷，當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，功能部件在導(dǎo)軌上往復(fù)移動(dòng)，這要求導(dǎo)軌副良好的低阻尼性。否則，勢必會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，不能精確定位。 后者直接降低機(jī)床導(dǎo)軌的精度和使用壽命。導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。

（3）傳動(dòng)鏈誤差，傳動(dòng)鏈誤差是指傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。

2.2 機(jī)床部件剛度誤差

機(jī)床由很多部件組成，它決定了機(jī)床的整體剛度。就車床而言，對機(jī)床精度影響較大的有：床身剛度、導(dǎo)軌剛度、絲杠剛度以及床鞍剛度等。上述因素，均會(huì)導(dǎo)致在工件中產(chǎn)生較大變形，甚至出現(xiàn)振動(dòng)，從而使工件的出現(xiàn)振紋，表面光潔度和幾何精度達(dá)不到要求。但到目前為止，尚無簡易的剛度計(jì)算方法，這些部件的剛度主要還是通過實(shí)驗(yàn)方法來測定。因此在設(shè)計(jì)機(jī)床部件結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選擇剛度較大的結(jié)構(gòu)，選用剛性好的材質(zhì)，合理選擇吃刀量和進(jìn)給速度，盡量減小部件剛度對工件加工精度的影響。

3 隨機(jī)誤差分類

機(jī)床的隨機(jī)誤差是由外部條件引起的，受外界條件影響較大。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、熱變形誤差等。

3.1 工藝系統(tǒng)受載變形引起的誤差

工件在車削時(shí)，常會(huì)受到切削力、夾緊力、慣性力、重力等的作用，從而產(chǎn)生相應(yīng)的變形，最終破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，降低了工件的加工精度。例如，當(dāng)工件剛度遠(yuǎn)小于刀具及夾具的剛度時(shí)，在切削力的作用下，工件就會(huì)由于剛度不足而導(dǎo)致變形，從而降低了加工精度。反之，當(dāng)工件的剛度遠(yuǎn)大于刀具及夾具的剛度時(shí)，在加工工件過程中刀具及夾具就會(huì)出現(xiàn)變形，也會(huì)降低工件的精度。

因此，要合理地選擇刀具材料，增大刀具的前角和主偏角，對工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善其加工性能。同時(shí)，要提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動(dòng)幅值。

實(shí)際加工過程中，要想保證工件的尺寸精度，以加工直徑50±0.01的軸為例。

筆者認(rèn)為應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的問題，一般情況下我們拿到手的是毛坯圓鋼，首先裝夾好工件后把一端的氧化皮去掉，然后掉頭裝夾，這樣可以最大限度地保證工件的同軸度，為后續(xù)保證尺寸精度打下基礎(chǔ)；其次根據(jù)毛坯的硬度和刀具的材料選擇合適的背吃刀量進(jìn)行粗加工，一般我們采取邊加工邊測量的方法來確定精加工余量，對于一般的材料例如45#鋼最好的精加工余量為1毫米，這個(gè)數(shù)據(jù)相對于我們的目標(biāo)尺寸來說很好記，最關(guān)鍵的是1毫米左右的精加工余量我們加工出來的最終零件的表面粗糙度和尺寸精度都比較好，精加工余量過大的時(shí)候尺寸精度不好控制，精加工余量過小最終零件的表面粗糙度不好控制。再次在實(shí)際加工過程中假設(shè)我們已經(jīng)定了精加工余量，在精加工之后不一定恰好是我們要的尺寸，如果那就沒辦法了，如果最后得到的實(shí)際尺寸大于我們的目標(biāo)尺寸，比如說我們精加工后實(shí)際尺寸為50.06毫米，這個(gè)時(shí)候怎么操作才能達(dá)到目標(biāo)尺寸？在去除0.05毫米余量時(shí)我們要先對刀，對刀時(shí)要注意一個(gè)問題：我們一般采用試切法對刀，在我們對刀的時(shí)候刀尖已經(jīng)切入工件了一部分，很多人會(huì)忽視這個(gè)問題，可能刀尖已經(jīng)切入0.02毫米，如果我們再轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤讓尺寸變小0.06毫米的話，那結(jié)果可能實(shí)際尺寸就是49.98毫米了，這個(gè)工件就不合格了，所以要想解決這個(gè)問題，我們在對刀之后先讓刀沿工件切削一小段距離，然后測量一下剛剛切削過的那段工件，我們就會(huì)把剛剛對刀時(shí)刀尖切入工件的那一小部分尺寸測量出來了，這樣就避免了對刀時(shí)產(chǎn)生的誤差，進(jìn)一步提高尺寸精度。

當(dāng)然除以上因素外，影響普通車床的加工精度因素是多方面的，工藝設(shè)計(jì)、工作環(huán)境以及操作人員的熟練程度等，都有可能對工件的加工精度造成一定影響。所以加工工件時(shí)要結(jié)合具體情況及多種因素，從設(shè)計(jì)、制造、操做三個(gè)方面加以考慮。這樣才能夠有效提高零件的加工精度。

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