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【兆恒機(jī)械】機(jī)械加工精度影響因素與提高措施

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  • 添加日期:2022年08月11日

加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。在機(jī)械加工中,誤差是不可避免的,但誤差必須在允許的范圍內(nèi)。通過誤差分析,掌握其變化的基本規(guī)律,從而采取相應(yīng)的措施減少加工誤差,提高加工精度。


一、機(jī)械加工產(chǎn)生誤差的主要原因


1、主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有:主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸撓度等。


2、導(dǎo)軌誤差。導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn),也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。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。


3、傳動(dòng)鏈誤差。傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。傳動(dòng)誤差是由傳動(dòng)鏈中各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差以及使用過程中的磨損所引起。


4、刀具的幾何誤差。任何刀具在切削過程中,都不可避免要產(chǎn)生磨損,并由此引起工件尺寸和形狀的改變。


5、定位誤差。一是基準(zhǔn)不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí),需選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn),如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。二是定位副制造不準(zhǔn)確誤差。


6、工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差。一是工件剛度。工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低,在切削力的作用下,工件由于剛度不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大,其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔,刀桿剛度很差,刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響。三是機(jī)床部件剛度。機(jī)床部件由許多零件組成,機(jī)床部件剛度迄今尚無合適的簡(jiǎn)易計(jì)算方法,目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來測(cè)定機(jī)床部件剛度。


7、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差。工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大,特別是在精密加工和大件加工中,由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的50%。


8、調(diào)整誤差。在機(jī)械加工的每一工序中,總要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工作。由于調(diào)整不可能絕對(duì)的準(zhǔn)確,因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。在工藝系統(tǒng)中,工件、刀具在機(jī)床上的互相位置精度,是通過調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具或工件等來保證的。當(dāng)機(jī)床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動(dòng)態(tài)因素時(shí),調(diào)整誤差的影響,對(duì)加工精度起到?jīng)Q定性的作用。


9、測(cè)量誤差。零件在加工時(shí)或加工后進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于測(cè)量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測(cè)量精度。


二、提高加工精度的工藝措施


保證和提高加工精度的方法,大致可概括為以下幾種:


1、減少原始誤差


提高零件加工所使用機(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、刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力引起的變形、測(cè)量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機(jī)械加工精度,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不同的措施解決。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。這種方法是生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后,設(shè)法消除或減少這些因素。例如細(xì)長(zhǎng)軸的車削,現(xiàn)在采用了大走刀反向車削法,基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖,則可進(jìn)一步消除熱變形引起的熱伸長(zhǎng)的影響。


2、補(bǔ)償原始誤差

誤差補(bǔ)償法,是人為地造出一種新的誤差,去抵消原來工藝系統(tǒng)中的原始誤差。當(dāng)原始誤差是負(fù)值時(shí)人為的誤差就取正值,反之,取負(fù)值,并盡量使兩者大小相等;或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差,也是盡量使兩者大小相等,方向相反,從而達(dá)到減少加工誤差,提高加工精度的目的。


3、轉(zhuǎn)移原始誤差

誤差轉(zhuǎn)移法實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉(zhuǎn)移法的實(shí)例很多。如當(dāng)機(jī)床精度達(dá)不到零件加工要求時(shí),常常不是一味提高機(jī)床精度,而是從工藝上或夾具上想辦法,創(chuàng)造條件,使機(jī)床的幾何誤差轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方面去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度,不是靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證,而是靠夾具保證。當(dāng)機(jī)床主軸與工件之間用浮動(dòng)聯(lián)接以后,機(jī)床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉了。


4、均分原始誤差

在加工中,由于毛坯或上道工序誤差的存在,往往造成本工序的加工誤差,或者由于工件材料性能改變,或者上道工序的工藝改變(如毛坯精化后,把原來的切削加工工序取消),引起原始誤差發(fā)生較大的變化。解決這個(gè)問題,最好是采用分組調(diào)整均分誤差的辦法。這種辦法的實(shí)質(zhì)就是把原始誤差按其大小均分為n 組,每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n,然后按各組分別調(diào)整加工。


5、均化原始誤差

對(duì)配合精度要求很高的軸和孔,常采用研磨工藝。研具本身并不要求具有高精度,但它能在和工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)工件進(jìn)行微量切削,高點(diǎn)逐漸被磨掉(當(dāng)然,模具也被工件磨去一部分),最終使工件達(dá)到很高的精度。這種表面間的摩擦和磨損的過程,就是誤差不斷減少的過程,這就是誤差均化法。它的實(shí)質(zhì)就是利用有密切聯(lián)系的表面相互比較,相互檢查從對(duì)比中找出差異,然后進(jìn)行相互修正或互為基準(zhǔn)加工,使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均化。在生產(chǎn)中,許多精密基準(zhǔn)件(如平板、直尺等)都是利用誤差均化法加工出來的。


6、就地加工法

在加工和裝配中,有些精度問題牽涉到零件或部件間的相互關(guān)系,相當(dāng)復(fù)雜,如果一味地提高零、部件本身精度,有時(shí)不僅困難,甚至不可能,若采用就地加工法(也稱自身加工修配法),就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機(jī)械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。