機(jī)械加工精度控制措施初探

趙曉闊

摘要：機(jī)械產(chǎn)品是各種不同的零件組合而成的，每個(gè)零件都對(duì)機(jī)械產(chǎn)晶整體性能的發(fā)揮起著重要的作用。零件質(zhì)量的好壞是保證產(chǎn)品性能、使用壽命的關(guān)鍵。所以提高機(jī)械零件的加工質(zhì)量是保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。筆者結(jié)合多年機(jī)械加工實(shí)踐操作的經(jīng)驗(yàn)就影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的對(duì)策措施。

關(guān)鍵詞機(jī)械加工;精度;影響因素;控制

一、對(duì)機(jī)械加工精度的理解

在機(jī)械加工過(guò)程中，有許多因素影響機(jī)械加工的精度，最終導(dǎo)致機(jī)械零件的質(zhì)量不高。因此，盡量減少各種不利因素對(duì)機(jī)械加工精度的影響，成為機(jī)械加工中值得深思的問(wèn)題。衡量機(jī)械加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩個(gè)，即加工精度與表面質(zhì)量，在機(jī)械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來(lái)的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機(jī)械加工精度和加工誤差來(lái)表示。

所謂加工誤差，就是指機(jī)械零件加工以后的實(shí)際幾何參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)幾何參數(shù)偏差的大小。而加工精度，則是指機(jī)械零件加工以后的實(shí)際幾何參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)幾何參數(shù)偏差的高低。一般情況下，存在的偏差越小，則表明機(jī)械零件的加工精度就越高，反之則低。對(duì)于機(jī)械零件加工精度的高低，我們通常是以機(jī)械零件加工誤差的大小來(lái)反映的。

二、獲得加工精度的常用方法

1.獲得尺寸精度的方法：①試切法：用于單件小批生產(chǎn);②調(diào)整法：用于成批大量生;③定尺寸刀具法：生產(chǎn)率高，刀具制造復(fù)雜;④自動(dòng)控制法：切削測(cè)量補(bǔ)償調(diào)整。

2.獲得形狀精度的方法：①軌跡法：利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀;②成形刀具法：由刀刃的形狀形成工件表面形狀;③展成法：由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀。

3.獲得位置精度的方法：主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證。

三、機(jī)械加工精度的影響因素

1.工藝系統(tǒng)的幾何精度對(duì)加工精度的影響

1.1 加工原理誤差。加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)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切削刃齒廓近似造成誤差，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)線基本蝸桿;②由于滾刀刀齒數(shù)有限，實(shí)際加工出的齒形是一條折線，和理論的光滑漸開(kāi)線有差異。通過(guò)采用近似的成形運(yùn)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(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，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(guī)定的精度要求、在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。

1.2 機(jī)床誤差。機(jī)床誤差可歸納為：機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床傳動(dòng)鏈的誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差即實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量，具有三種基本形式：純徑向跳動(dòng)，純角度擺動(dòng)，軸向竄動(dòng)。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素軸承本身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，各段軸頸、軸孔的同軸度誤差主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等。但它們對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不同。機(jī)床導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌是確定主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，各項(xiàng)誤差直接影響被加工工件的精度對(duì)導(dǎo)軌的精度要求主要有：在水平面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度，前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）。導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度的影響：如車(chē)削時(shí)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)彎曲，向前凸出，則出現(xiàn)鼓形誤差;向后凸出，則出現(xiàn)鞍形誤差。

1.3 刀具的幾何誤差。包括刀具切削部、裝夾部的制造誤差及刀具安裝誤差：①定尺寸刀具：刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度;②成形刀具：刀具形狀精度直接影響工件形狀精度;③展成刀具：刀刃形狀精度會(huì)影響工件加工精度;④一般刀具：制造精度對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響。

1.4 調(diào)整誤差。在工序的調(diào)整工作中所存在的誤差即調(diào)整誤差一次調(diào)整后存在的誤差對(duì)這一批零件的影響不變。但大批量加工中存在多次調(diào)整，不可能每次完全相同。對(duì)全部零件來(lái)說(shuō)，每次調(diào)整誤差為偶然性誤差。機(jī)床調(diào)整誤差可理解為零件尺寸分布曲線中心的最大偏移量。

2.工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

機(jī)械加工中，在各種熱源的共同作用下，工藝系統(tǒng)容易產(chǎn)生一定的熱變形。工藝系統(tǒng)各部分的變形產(chǎn)生差異主要是由各個(gè)環(huán)節(jié)的材料和結(jié)構(gòu)有所不同，工藝系統(tǒng)熱源分布的不均勻性所導(dǎo)致的。其中熱變形引起的加工誤差中精密加工占總加工誤差的十分之四到十分之七左右。

2.1 機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響。由于熱源的影響，機(jī)床各部分的溫度會(huì)有所變化，熱源分布的不均勻和機(jī)床機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，機(jī)床的各部件發(fā)生不同程度的熱變形，機(jī)床原有的各部件之間的相互位置關(guān)系被破壞，加工精度受到影響。不同類(lèi)型的機(jī)床由于熱源不同，對(duì)加工精度影響也不同。

2.2 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響。刀具的尺寸和熱熔量都較小，這使得切削加工過(guò)程中雖然摻人道具的熱量較小，故而對(duì)刀具來(lái)說(shuō)，同樣會(huì)產(chǎn)生重要的影響，如刀具熱伸長(zhǎng)，刀具熱變形等，導(dǎo)致加工精度受到影響。進(jìn)行粗加工時(shí)加工精度受刀具熱變形的影響可以忽略不計(jì)，但對(duì)于某些高精度的零件，刀具的這種熱變形帶來(lái)的影響卻是巨大的，對(duì)加工表面造成形狀誤差。

3.工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響

工藝系統(tǒng)加工中受到的力有：切削力，傳動(dòng)力，慣性力，夾緊力，重力等。工藝系統(tǒng)在這些力的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形。這種變形將破壞切削刃和工件之間已調(diào)整好的正確的位置關(guān)系，從而產(chǎn)生加工誤差。工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)加工精度的影響歸納起來(lái)為下列常見(jiàn)形式：由于受力點(diǎn)位置的變化而產(chǎn)生的工件形狀誤差;誤差復(fù)映;毛坯材料硬度不均勻使切削力產(chǎn)生變化，工藝系統(tǒng)受力變形隨之變化而產(chǎn)生加工誤差;工藝系統(tǒng)中其它作用力使工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)受力變形而產(chǎn)生加工誤差。

四、提高機(jī)械加工精度的措施

1.加大科技投人力度

在針對(duì)影響加工精度的各種原因進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)之上，加大科技投入和研發(fā)資金，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)所造成的誤差。通過(guò)研究創(chuàng)造新工藝、新手段、新方法等措施，來(lái)努力提高加工精度。

2.減少原始誤差

提高加工零件所使用機(jī)床的幾何精度， 提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統(tǒng)受力、 受熱變形產(chǎn)生的誤差，減少刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力引起的變形誤差，盡可能減小測(cè)量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機(jī)加工精度，需對(duì)產(chǎn)生加工誤差的各項(xiàng)原始誤差進(jìn)行分析，根據(jù)不同情況對(duì)造成加工誤差的主要原始誤差采取相應(yīng)的解決措施。對(duì)于精密零件的加工應(yīng)盡可能提高所使用精密機(jī)床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形;對(duì)具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

3.直接減少誤差法

直接減少誤差法在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素直接進(jìn)行消除或減少的方法。例如：細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)削，由于受力和熱的影響而使工件產(chǎn)生彎曲變形，現(xiàn)采用“大進(jìn)給反向切削法”，再輔之以彈簧后頂尖，可進(jìn)一步消除熱伸長(zhǎng)的危害。

4.誤差轉(zhuǎn)移法

誤差轉(zhuǎn)移法實(shí)質(zhì)上是將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等，轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方向去。例如，對(duì)具有分度或轉(zhuǎn)位的多工位加工工序或采用轉(zhuǎn)位刀架加工的工序，其分度、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位時(shí)的重復(fù)定位誤差轉(zhuǎn)移到零件內(nèi)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。

5.就地加工法

機(jī)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(tái)面裝配在自身機(jī)床上進(jìn)行“自刨自”精加工，以保證對(duì)滑枕、橫梁的平行度;平面磨床工作臺(tái)面在裝配后作“自磨自”精加工;在機(jī)床上修正卡盤(pán)平面的平直度，卡爪的同軸度。

五、結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代化機(jī)械加工的生產(chǎn)工藝，要有生產(chǎn)出高質(zhì)量的的機(jī)械零部件，努力提高機(jī)械加工精度，盡量避免加工誤差，保障機(jī)械加工工件產(chǎn)量和質(zhì)量?，F(xiàn)在我國(guó)機(jī)械加工生產(chǎn)領(lǐng)域還存在很多問(wèn)題，我們必須在工作實(shí)踐中通過(guò)不斷的努力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，把我國(guó)機(jī)械加工精度提升到一個(gè)新的高度。

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