基于加工中心精度的零件加工精度分析

摘 要：為提高機(jī)械零件加工精度，通過分析通過分析工件在數(shù)控洗床、加工中心等裝夾位置定位基準(zhǔn)和定位原則的基礎(chǔ)上，分析了零件加工精度的影響因素。本文首先闡述了定位相關(guān)的一些理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)，并以精度測量和比較為方法驗(yàn)證可靠性，最后通過具體的零件實(shí)例說明本方法在實(shí)際運(yùn)用中的可行性，是一種快速、有效的精度分析方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；機(jī)械零件；加工精度分析

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）17-0000-00

機(jī)械產(chǎn)品的加工精度最直接的影響因素就是加工中心的運(yùn)動(dòng)精度和尺寸定位精度，在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中需要對(duì)幾何精度和定位精度添加一定的誤差補(bǔ)償技術(shù)，以提高加工中心的加工精度[1]。在通常條件下，機(jī)械類零件具有一些很復(fù)雜的回轉(zhuǎn)面、孔槽結(jié)構(gòu)等，倘若實(shí)際的加工中心的工作能力不能滿足零件的加工精度要求，這就需要采用特殊的手段來提高精度加工水平，如通過激光干涉儀等儀器來完成位置精度的標(biāo)準(zhǔn)化檢測，在實(shí)際的檢測完成后，得到的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，用來補(bǔ)償和糾正加工中心的加工誤差。本文在此基礎(chǔ)上對(duì)工作臺(tái)的誤差進(jìn)行分析，驗(yàn)證加工中心的精度對(duì)于零件加工過程的影響因素，以滿足所需零件的精度要求[3]。

1零件加工過程的分析

1.1零件設(shè)計(jì)的精度要求分析

齒輪減速器的零件設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，其精度要求和各基礎(chǔ)件，如軸、齒輪、端蓋等構(gòu)成了齒輪減速器的整體，良好的精度控制能夠?qū)⒏髁慵奈恢帽３衷谡_的位置，且使用性能能夠滿足正常的使用要求。具體的每一個(gè)零件的加工質(zhì)量將會(huì)影響一級(jí)齒輪減速器使用性能和使用壽命。舉例：該軸承孔的孔距基本的要求是 mm，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軸承孔的孔徑要求分別為 mm和 mm，圓柱度的精度要求為0.006mm，選用的基準(zhǔn)為基準(zhǔn)孔，其它孔的同軸度要求為 mm，同時(shí)要求軸承孔的垂直度要求為0.015mm，若精度沒有滿足適當(dāng)?shù)木炔睿赡軐?dǎo)致一級(jí)齒輪減速器運(yùn)動(dòng)過程鐘的震動(dòng)和噪音，還有一些過度磨損和發(fā)熱現(xiàn)象，最終導(dǎo)致整體的使用壽命的下降，因?yàn)榫鹊挠绊憰?huì)導(dǎo)致安裝精度的偏差，影響整體的工作精度和工作的穩(wěn)定性。

1.2加工的工藝過程分析

在機(jī)械零件的加工方法中，具體的選擇性要根據(jù)一些加工相關(guān)的因素如材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和具體的精度要求等，減速器零件圖，作為一種復(fù)雜的機(jī)械加工整體，具有各種回轉(zhuǎn)面、平面和孔因素，兩個(gè)銷孔 的位置關(guān)系確保了裝配關(guān)系，其中 和 確保了軸承的安裝位置，與孔相關(guān)的圓柱度以及基準(zhǔn)面等因素直接影響到軸承的安裝精度，因此在加工過程中的精度控制具有重要作用[6]。

根據(jù)設(shè)計(jì)過程的參數(shù)控制，本文的例子一級(jí)齒輪減速器的殼體設(shè)計(jì)和加工，選用機(jī)床型號(hào)為VMC1100，基本的加工順序?yàn)橐曰鶞?zhǔn)面A和銷孔作為加工基準(zhǔn)，對(duì)較小的端面精銑，進(jìn)而用鏜刀加工軸承孔 ，加工中心經(jīng)過換刀步驟后再加工軸承孔 ，再次的換刀加工直徑12mm的孔位和直徑為17.5mm的孔位，最后精鏜加工孔，完成加工。

1.3加工過程存在的問題

上述的一級(jí)齒輪減速器零件圖，其中的殼體類零件經(jīng)過銑、鉆及鏜等各道工序加工完成后，選用三坐標(biāo)測量儀器對(duì)工件進(jìn)行測量，孔距標(biāo)準(zhǔn)為150.00mm得到軸承孔距的具體測量結(jié)果如表1，其中加工誤差需要控制在0.01mm以內(nèi)，得到的軸承孔距與加工尺寸的基本要求。對(duì)存在的問題進(jìn)行分析，加工中心在孔系加工中的孔距誤差的決定性影響因素，本文通過對(duì)雙激光干涉儀對(duì)直線精度進(jìn)行測量，分析實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，得到定位基準(zhǔn)和重復(fù)定位精度的影響因素關(guān)系，從相互影響規(guī)律得到立式加工中心幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

2加工中心的精度測量

2.1定位基準(zhǔn)的選擇

為了確定定位基準(zhǔn)，首先需要遵守幾個(gè)原則：第一基準(zhǔn)重合原則，要選用加工表面的零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，利用設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)面作為定位基準(zhǔn)面，從而可以避免兩個(gè)基準(zhǔn)之間的偏差；第二是統(tǒng)一的基準(zhǔn)原則，對(duì)于零件的加工過程，往往需要多個(gè)加工工序，在此需要選用固定的基準(zhǔn)定位，不會(huì)因?yàn)槎鄠€(gè)工序而產(chǎn)生基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的誤差，同時(shí)也會(huì)減少一定的加工繁瑣程度；第三是自為基準(zhǔn)原則，在一些精度要求比較高的情況下，選用零件本身的加工表面作為基準(zhǔn)，比如在一些研磨和拉孔的工藝加工過程中；第四是互為基準(zhǔn)原則，在工件的加工過程中，同一工件可能具有兩個(gè)高精度的表面?？梢詫⑦@兩個(gè)平面作為基準(zhǔn)，相互對(duì)應(yīng)，進(jìn)而加工另一基準(zhǔn)，都可以得到高精度的表面。在定位基準(zhǔn)的這幾個(gè)原則中，通常情況下選用基準(zhǔn)重合原則，方便加工中心的工序集中，也同時(shí)適應(yīng)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)[7]。

2.2 裝夾方式的確定

當(dāng)裝夾方案確定以后，根據(jù)工件設(shè)計(jì)過程已選用的定位基準(zhǔn)確定裝夾工件時(shí)的夾緊方式，并選擇恰當(dāng)?shù)膴A具，在夾具的選擇中需要考慮幾點(diǎn)：在刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，裝夾結(jié)構(gòu)不能影響刀具的運(yùn)動(dòng)，加工部位要敞開；夾緊變形也是要考慮的因素之一，通常情況下的機(jī)械加工，切削力較大，要避免因?yàn)閵A緊力而導(dǎo)致的加工精度影響，在夾緊點(diǎn)的選擇中，需要避免夾緊作用在懸空狀態(tài)；對(duì)于夾具的要求，需要體現(xiàn)夾具的裝卸工件的穩(wěn)定性和可操作性，裝夾時(shí)間需要很小以免對(duì)正常的加工效率造成影響，在加工中心的裝夾裝置中需要盡可能的實(shí)現(xiàn)快速夾緊；多工位加工狀態(tài)的夾緊，對(duì)于一些小型工件的加工具有重要意義；夾緊過程的結(jié)構(gòu)簡單化，通常所用的夾具包含三爪卡盤等設(shè)備，對(duì)于加工精度要求較高的情況下需要采用專門的夾具，專用銑床夾具是為了適應(yīng)較高精度的關(guān)鍵加工工序所設(shè)計(jì)的夾具，保證加工精度和提高生產(chǎn)效率；夾具應(yīng)便于在機(jī)床工作臺(tái)上裝夾。數(shù)控機(jī)床矩形工作臺(tái)面上一般都有基準(zhǔn)T 形槽，轉(zhuǎn)臺(tái)中心有定位圈，工作臺(tái)面?zhèn)让嬗谢鶞?zhǔn)擋板等定位元件，可用于夾具在機(jī)床上定位。夾具在機(jī)床上的固定方式一般用T 形槽定位鍵或直接找正定位，用T 形螺釘和壓板夾緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置必須與工作臺(tái)的T 形槽和孔的位置相對(duì)應(yīng)[8]。

3實(shí)例分析

在機(jī)械產(chǎn)品零件的實(shí)際加工中，零件加工精度往往受到多種因素的影響，本文根據(jù)多種檢測方法提出了一種在零件的加工中采用編程代碼對(duì)位移誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ鐖D2所示的專用的銑床夾具定位。在數(shù)控程序的代碼編制中，人為有效的加位移偏差，得到可靠和有效的工件。根據(jù)上圖1所示，以齒輪減速器的殼體零件作為實(shí)例進(jìn)行程序驗(yàn)證，程序代碼如下所示：

對(duì)加工得到的軸承孔具體尺寸測量，通過分析幾個(gè)測量儀的測量結(jié)果，軸承孔孔距的測量結(jié)果如下表2，針對(duì)位移量進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幊萄a(bǔ)償，補(bǔ)償后的結(jié)果滿足實(shí)際的精度要求，從而解決實(shí)際加工中的尺寸精度問題，為后期的裝配和正常運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。

本文是根據(jù)殼體零件具體的加工工藝，提出新的尺寸精度補(bǔ)償方法，采用孔加工的代碼位移補(bǔ)償，補(bǔ)償完成后用激光干涉儀對(duì)位置精度檢測，驗(yàn)證程序的可靠性，對(duì)實(shí)際的加工過程具有重要意義。

4結(jié)語

本文針對(duì)加工中心進(jìn)行了大量的研究，基于加工中心所具有的的工序集中和生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)尺寸的精準(zhǔn)，在考慮加工中心的優(yōu)勢(shì)的，充分實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工的高質(zhì)量性能。文中對(duì)各種回轉(zhuǎn)體和殼體類零件進(jìn)行了尺寸的分析，雖然測量尺寸不同，精度不同，但是都是在充分發(fā)揮加工中心的優(yōu)勢(shì)，得到更加高精度的產(chǎn)品，雖然有了部分改進(jìn)但是還有進(jìn)步的空間，今后需要更加的提煉和總結(jié)精度分析的方法，得到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

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收稿日期：2018-06-14

作者簡介：郭樹霞（1977—），女，漢族，河南衛(wèi)輝人，本科，機(jī)電工程師，就職于河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，研究方向：機(jī)械加工、設(shè)備管理。