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浅析机械加工精度提升途径

摘要:本论文针对机械加工精密度含义进行了详细的阐述,分析对机械加工精度的产生影响的原因和误差产生的关键因素,并总结出提升机械加工精度的有效措施和相关建议。

关键词:机械工艺;加工精度;误差

1概述

加工精度包括以下几部分,首先是尺寸精度,主要体现了零部件被加工后实际尺寸和零部件尺度公差带距离向重合的程度;其次是形状精度,其主要是对零部件加工后其表面形状同理想形状的相似程度。

2机械加工过程中误差产生的原因分析

(1)机床的几何误差。机床精度程度对工件加工精度有很大的影响。机床制造误差率严重制约着工件的加工精度高低,其具体表现为,主轴、导轨和传动等方面的误差。机床的高使用频率造成其磨损程度加大,从而造成机床精度逐渐下降。其精度下降在实际操作中主要体现在,首先是主轴回转的误差,机床主轴作为装夹工件、刀具的基本部位,能够将动力传送给工件、刀具,所以主轴回转如果发生误差,则会给工件加工带来一定的误差。其次,导轨误差,导轨体现了各部件的具体位置,是机床运动平稳的保障,当然,导轨磨损和质量也会产生一定的误差。最后,传动链误差,该误差是指传动链始端和末端传动部件运动而产生的误差,通常是依据末端转角误差程度来判断。(2)刀具种类的误差。刀具误差发生情形大多是根据刀具种类不同而变化的。当我们选择定尺刀具、成型刀具和展成刀具时,其制造误差程度严重制约着工件的精密程度。对于一般性刀具,其误差对工件加工密度不会产生直接影响。对于夹具的误差,刀具主要是发挥将刀具和机床处于准确位置的功能,因此刀具误差越大,其工件加工精度越差。(3)工件定位中的误差。工件定位中的误差,首先表现为基准重合度的误差,在零部件设计图上注明表面尺寸、位置做为设计基准。工件在加工过程中,必须要具备多种几何要素作为制造过程中的定位标准,如果采用的定位标准不规范,与原始设计不符合,就导致基准误差的出现;其次是定位副制造不适合造成误差。由于夹具上的定位元件存在不准确的因素,因此允许在一定的范围内变动。零部件的定位面同夹具共同形成定位副,定位副的不规范,造成间距差别,致使零部件位置发生变动,该现象被定义为定位副不准确误差。(4)工艺受力变形的误差。工艺受到不同的力量而产生变形的误差,首先主要表现为工件刚度上,在工艺系统过程中,假设零部件刚度比机床、刀具、夹具等设施低,则会引起零部件变形的可能,造成加工精度不高。其次表现为刀具的刚度状况,如果外圆部位车刀表面刚度高,加工零部件不容易变形。内孔由于镗直径偏小,刀杆刚度不高极易变形,导致加工精度降低;最后是机床部件的刚度。由于机床部件组成复杂,至今没有适合的标准,对其刚度测定还是要依据实验方式。变形程度与承载量不具备线性条件,经过多次调试,加载波动和卸载波动线才能重合,其变形程度才会有所降低。(5)系统受热导致变形的误差。在操作过程中,零部件的受热度严重影响着加工精度,尤其是对大部件和精准加工的过程中,由热效应产生的误差约占总误差的一半之多。各种热源对机床、刀具及工件或周围物质及空间等产生很大的影响力,温度越高,对其精度的影响就会越大。(6)调试工艺系统误差。在工艺加工过程中,所涉及到每一处环节,都要对机械各部位进行不断的调试工作。由于调试工作不可能做到完全精准,所以往往会出现一定的调试误差。在实际操作中,通过不断精准的调试才能确保工件、刀具所处位置相对精度。运用调试误差的有效处理,是达到加工精度要求的重要保障。

3对如何提升机械加工精度的深入探究

(1)减少原发性误差。在生产过程中运用普遍采用减少原发性误差的方法提高技工精度。在确认误差产生原因后,制定消除和降低出现原因方案。比如,对于细长轴的车削程序,充分利用大走刀反向车削发,极大的降低了轴向切削力的弯曲变形现象。另外加上弹簧顶尖方式,则会极大消除热伸长的弊端。(2)补偿原发性误差。所谓误差补偿法,指的是通过制造一种新的误差去抵消工艺系统中原发性误差。一种做法是,当原发性误差值是正数时,人为误差就是负值,尽量保持两者数值相等;另一种做法是将一种原发性误差同另一种原发性误差进行中和,尽量保证数值相同,方向相反,从而达到降低加工误差率,提升加工精度的愿望。(3)转移原发性误差。误差转移法主要针对就是转移工艺系统里的几何、受力变形和热变形等误差。误差转移法在实际应用中非常广泛。比如当机床精度实现不了零件加工所规定要求时,通常不会采用单一提升机床精度,而是综合的从工艺上或夹具改善上去考虑,制造有力条件,将机床几何误差转移到与加工精度没有关系的地方去,在机床主轴同工件之间用浮动有效联接之后,机床主轴原发性误差也就不存在了。(4)均分原发性误差。加工过程中原发性误差无处不在,通常会给工序产生误差,有时工件材料性能的变化,工序工艺的变换都会给部件产生原发性误差。如何改变这一现象,通过实际研究,采用分组均衡调试法是行之有效降低误差的办法。其最简单的解释就是将原发性误差按其种类、大小平均化分为n组,将每组误差范围降低到原有误差的1/n,然后对各组分别加以调试。(5)均化原发性误差。针对工业精度要求偏高的轴和孔技术,主要采取研磨工艺。研磨工艺对自身精度没有过高要求,但它却能在实际操作中对所需工件进行细微的切削,将不需要部分逐渐打磨掉,使工件符合标准的精度要求。误差均化法其实就是工件表面不断被摩擦、损耗的过程,同时也是逐步减少误差的过程,它就是充分利用工件表面特征相互对比、检查,从中发现不同,然后进行精准修正和校对,从而实现工件误差逐渐缩小的目的。

4总结

在实际机械加工操作中,误差的产生是普遍存在的,但必须保证其误差值在规定的范围内。只有通过对误差产生因素进行具体研究、探寻,并积极采取有效预防措施最大可能的降低加工误差,才会达到提升机械加工精度的效果和目的,保障产品质量。

作者:周忠 单位:成都理工大学

参考文献:

[1]杨春雷等.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策[N].中华建筑报,2013.

[2]郑凯.机械结构损伤检测方法研究[D].大连理工大学,2011.

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