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机械加工精度提升工艺措施

摘要:随着社会经济的发展以及科技的进步,我国的机械加工技术也在日益革新,工件加工的质量直接影响着工件的质量,对工件影响最大的就是加工精度。然而在机械加工的过程中,难免会出现一些问题影响到工件的精度。所以,要不断完善加工工艺,减少因为机械设备造成的误差或者人为操作的错误,提高机械加工精度。本文对影响机械加工精度的原因进行分析,并提出一些提升加工工艺的措施。

关键词:机械技工技术;加工精度;加工工艺

通常情况下,人们认为机械加工精度等同于机械的准确度,但是事实上并不是如此,机械加工精度是指在机械加工之后,零件的实际几何参数必须符合图纸设定的理想数值,一般是零件的几何参数和理想数值之间的误差越小越好,在几何形状的精度、尺寸的精度以及相互位置的精度等方面也要相得益彰。因此,为了减少误差,谨慎的操控工作在实际的工作过程中非常重要。

1机械加工精度的概念

机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。尺寸精度指的是机械加工后零件的现实尺寸和零件尺寸的吻合程度;形状精度是机械加工后的零件的实际几何形状和理想的几何形状的相符程度;位置精度是指机械加工后的零件表面之间的实际位置与理想位置的相符程度。在同样的生产方法和条件下加工的一批零件中,因为一些原因,零件的尺寸、形状和相互位置难免也会存在一定的加工误差,但是要在满足要求的公差范围内,同时,也要采取合理的措施提高机械加工的生产效率和零件质量。

2影响机械加工精度的因素

2.1定位误差。第一,基准不重合造成的误差。设计基准在机械加工中指的是在零件图纸上确定零件某个表面尺寸和位置的基本标准,工序基准是指在工序图中用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸和位置所依据的基本标准。在机械加工的过程中,基准对产品有着直接的影响,所以,必须要选择工件上的相关几何要素作为加工时的定位基准,误差的大小受定位基准和设计基准的尺寸变化量影响,通常情况;下,尺寸变化量越小,误差也会越小。下面是定位误差计算中的合成法计算公式:△D=|△Y±△B |,公式中,△D是定位误差;△Y是基准位移误差;△B基准不重合误差 [1]。第二,定位副制造不准确造成的误差。工件定位面和夹具定位元件这两部分构成了定位副,这两部分产生的误差会导致定位副产生误差。按一般情况来说,夹具定位元件的实际尺寸是允许在规定的误差范围内波动的,不可能按照基本尺寸的生产的非常的精准。出于定位副制造的不精准和定位副之间的配合间隔造成的工件最大的位置变化量,被称为定位副制造不准确造成的误差。图1是一种夹具定位测量的示意图。2.2刀具的几何误差。刀具是机械加工中直接应用于工件塑性的工具,也是加工过程中最重要的工具,不同的刀具种类、质量对加工精度的影响也不同,如果刀具的种类和材质和工件不相符,对刀具的磨损会比较严重,从而造成零件的加工精度。而且,定制刀具和成型刀具的尺寸误差会分别影响到工件的尺寸精度和工件表面的形状精度。另外,夹具定位不准确,不注意紧度和密度,安装的时候有错误等等都会影响夹具对零件的加工精度[2]。2.3加工的原理误差。机械加工过程中的原理误差可以分为两种,一是采用相似的加工方法。为了使工件表面达到要求,一般需要在工件或者刀具的运动之间创建一定的联系,如果这时采取了完全符合理论的标准的加工原理很有可能会造成机床或者夹具操作复杂,工作任务繁重,不能达到较高的加工精度。二是采用相似的刀具轮廓。在应用成形刀具加工复杂曲面的时候,刀具的刀刃口是不可能完全符合理论曲线的轮廓的,这时一般会采用简单相似的线型,比如直线或者圆弧来代替理论曲线,这样一来就会产生加工原理误差[3]。2.4工艺系统受热变形造成的误差。在机械加工的过程中会有大量的热量产生,工艺系统受热指的是三个方面:一个是机床受热,机床在运转的过程中温度比较高,温度过高的情况下就会导致机床内部的部件磨损程度加快,并且在这个过程中各部件很有可能偏离原来的位置,引起加工工件精度的误差。二是刀具受热引起变形,刀具在工作的过程中受高温的影响,从而使其的锋利性和坚韧性有所下降,影响零件的表面切割。三是工件受热变形,受热工件在加工后冷却到室温时,尺寸大小会产生误差,当工件受热不均匀的时候,加工冷却后会造成外形误差。因此,在受热的情况下,对加工工件的影响比较大,特别是在非常精密的加工或者大型工件的加工中,会有更严重的影响。2.5工艺系统受力变形引起的误差。工艺系统受力变形会产生误差,通常是由一下几个方面引起的:一是机床部件的刚度不够;二是工艺系统的刚度对加工工件精度的影响;三是工件的刚度不足;四是刀具的刚度不足。所以,减少工艺系统变形,必须提高工艺系统的刚度。2.6机床的误差。一般情况下,机床在制造、安装和使用的过程中都难免会出现误差,但是不会影响机床的正常运转,这些误差就叫做机床误差。对加工精度造成的影响比较大的有两种:第一种是主轴回转产生的误差,主要包括其径向圆跳动和轴向窜动或者摆动,对零件加工的精度有很大的影响。第二种是导轨误差,在导轨的制造和安装过程中都会产生误差,或者是导轨的不均匀磨损引起的误差[4]。2.7调整预测量误差。通常在机械加工的过程中,对工艺系统需要不断地进行调整,这些调整工作不准确很有可能会造成调整误差。当工艺系统的原始精度达到工艺要求但是没有考虑到动态因素的时候,加工精度会直接受调整误差的影响,为了减小误差,需要严格规范测量的方法和量具的精度,对加工过程中可能出现的问题进行综合性的考虑。2.8工件残余应力造成的误差。金属一旦出现不均匀的体积变化,就会产生残余应力,如果零件的残余应力处于某种不稳定的状态,就会影响其内应力(不受外力作用而存在于零件内部的应力叫做内应力),加工精度也会受到影响[5]。为了减小实际运作中所造成的磨损程度,适当的热处理能使工件的厚度和韧度变化均匀,零件的内部结构也会趋于平衡。

3提升机械加工精度的措施

3.1掌握现代化的加工技术。随着科学技术的快速发展,在机械加工企业中数控机床已经得到了广泛的应用。数控机床是要求技术工人熟练掌握计算机技术与软件操作技术,对加工过程中每一个环节的几个参数进行实时监控,如果出现误差,应该将检测到的误差的方向和程度作为依据,建立误差的微量位移,从而对误差进行实时补偿,提高加工的效率与质量[6]。这种技术在控制误差方面非常有效,有着明显提高加工精度的作用。但是也存在缺陷,就是会受补偿装置惯性的影响,造成补偿停滞或者落后。3.2减小原始误差。减小原始误差要从以下几个方面实现:提高机械加工过程中使用的机床的几何精度,以及量具、工具和夹具的精度;减少因刀具磨损、受热受力变形、内应力造成的变形、工艺系统受力和测量等等产生的误差;更深入的分析产生各种原始误差的原因,并且采取具有针对性的措施进行处理,从而达到减少误差,提升加工精度的目的。另外,当加工精密零件的时候,应该最大程度的提高机床的几何精度及其刚度和韧度,有效控制在加工过程中出现的受热变形[7]。3.3补偿原始误差。工艺系统中出现的一些原始误差,一般是采取补偿原始误差的方法进行控制因误差给零件加工带来的影响。在实际操作中主要有两种补偿原始误差的方法:一是误差补偿法,指的是用人为的方法制造出一些新的原始误差,来补偿原来的工艺系统中的误差,但是二者需要大小相等,这样来达到减少误差,提高加工精度的目的。二是误差抵消法,指的是通过利用一些原始的误差,部分或者全部的抵消原来的原始误差或者另外一种原始误差,但是也需要和原来的原始误差相等。3.4转移误差。转移误差在实质上是转移工艺系统中的误差,一般是尺寸误差,包括受力变形和受热变形等等。转移误差在实际应用中比较广泛,如果机床精度达不到零件加工精度的标准,最常用的方法不是盲目的提高机床精度,而是在工艺系统上向解决的办法,创造一些有利的条件,把机床的几何误差向不影响加工精度的方向转移。另一种情况是如果确保磨削主轴锥孔和轴径同轴度,不能单单靠机床主轴的回转精度,而是要依靠夹具来保证。当用浮动连接工件和机床主轴后,就说明机床主轴的原始误差已经被转移了。另外,可以加强对机床的控制,做好定期保养和清理机床导轨,以及做好机床的安装、维修工作,来提高机械加工的精度[8]。3.5均化或分化原始误差。采用均化或分化原始误差,可以提高一些零件的加工精度,对配合精度要求较高的零件表面,常常使用研磨工艺。误差均化法就是在与工件相对运动的过程中对工件进行少许切削,把高点逐渐消磨掉,使工件表面的误差不断地减小,最终使工件达到高精度的要求,实质上就是把一些有密切联系的表面进行互相比较和检查,在它们之间找到差异,然后把它们互为基准进行加工或者修正。分化原始误差法,是将误差反映规律作为依据,把工序的工件尺寸或者毛坯经过测量按照大小分为若干组,每一组工件的尺寸在原来的基础上缩小,缩小的范围根据分的组数确定,然后按照各组的误差范围调整刀具相对工件的正确位置,使其尺寸分散范围中心基本保持一致,从而缩小整批工件的尺寸分散范围。3.6就地加工。对于一些很重要的工件表面,在装配前不进行精细加工,装配后在对其自身使用的机床进行精细加工,这种加工方式就是就地加工。就地加工的方法操作简单,没有繁琐重复的操作程序,而且适用范围比较广泛,能够从整体上控制误差,从而使整体达到最小误差,在整体上提高机械加工的精度[9]。

4结束语

通过上文对影响机械加工精度的原因以及相应的提升加工工艺的措施的探讨可以得出以下结论:在机械加工过程中,难免会出现各种因素影响着零件加工的精度。当出现误差的时候,要深入的分析产生误差的原因,对于一些无法避免的误差,可以通过提升加工工艺将误差缩小到最小的范围内。而对于一些可控的影响因素,可以通过提高技术和完善管理等手段,提高零件加工的精度。机械加工精度对机械的正常运转和机械加工企业的健康可持续发展有着非常重要的作用。所以,提升机械加工工艺,做好相关的工作是势在必行的。

作者:钟伟超 单位:广东省粤东商贸技工学校

参考文献:

[1]赵书涛.提高机械加工精度的工艺措施探讨[J].商品与质量,2016.

[2]曾阳.提高机械加工精度的工艺措施探讨[J].山东工业技术,2014.

[3]唐琳.提高机械加工精度的工艺措施探讨[J].商品与质量,2016.

[4]赵宏伟.现代机械加工质量技术控制[J].城市建设理论研究,2014.

[5]祁捷.浅谈机械加工中利用数控机床来提升产品质量[J].中小企业管理与科技,2012.

[6]任妙芳.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].机械研究与应用,2010.

[7]孙建国,盛春燕,王晨懿等.机械加工精度的影响因素及提高加工精度的途经研究[J].商品与质量,2016.

[8]赵志敬.浅谈提高机械加工精度的措施[J].科学与财富,2015.

[9]梁法纲.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].城市建设理论研究(电子版),2016.

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