影響機(jī)械加工精度因素淺析

摘要：在機(jī)械加工過(guò)程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質(zhì)量，如何使工件的加工達(dá)到質(zhì)量要求，如何減少各種因素對(duì)加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情，也就是要對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行分析。本文結(jié)合自己多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就影響機(jī)械加工精度的因素作一闡述。

關(guān)鍵詞：加工精度；誤差

在機(jī)械加工過(guò)程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質(zhì)量，如何使工件的加工達(dá)到質(zhì)量要求，如何減少各種因素對(duì)加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情，也就是要對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行分析。

1 概述

1．1 加工精度與加工誤差: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。

1.2 加工經(jīng)濟(jì)精度：由于在加工過(guò)程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達(dá)到的精度是不同的。某種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度不應(yīng)理解為某一個(gè)確定值，而應(yīng)理解為一個(gè)范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)都可以說(shuō)是經(jīng)濟(jì)的。

1.3 原始誤差:工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測(cè)量誤差等。

1.4 研究機(jī)械加工精度的方法：分析計(jì)算法和統(tǒng)計(jì)分析法。

2 工藝系統(tǒng)集合誤差

2.1 機(jī)床的幾何誤差:加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)一般都是通過(guò)機(jī)床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。

2.1.1 主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。

2.1.2 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)。除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。

2.1.3 傳動(dòng)鏈誤差，傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。

2.2 刀具的幾何誤差:刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類(lèi)的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度；而對(duì)一般刀具(如車(chē)刀等)，其制造誤差對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響。

2.3 夾具的幾何誤差:夾具的作用時(shí)使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。

3 定位誤差

3.1 基準(zhǔn)不重合誤差:定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。

3.2 定位副制造不準(zhǔn)確誤差:工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來(lái)確定的。基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。

4 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

4.1 基本概念:機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動(dòng)力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，使工件的加工精度下降。

4.2 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(lái)說(shuō)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，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。

4.3 刀具剛度:外圓車(chē)刀在加工表面法線(xiàn)(y)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。刀桿變形也可以按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。

4.4 機(jī)床部件剛度

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(wú)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(lái)測(cè)定機(jī)床部件剛度。

影響機(jī)床部件剛度的因素:結(jié)合面接觸變形的影響 ，摩擦力的影響，低剛度零件的影響，間隙的影響。.

4.5工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響：

由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差

由于切削力變化引起的誤差:加工過(guò)程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。

由于夾緊變形引起的誤差:工件在裝夾過(guò)程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點(diǎn)選擇不當(dāng)，將引起工件變形，造成相應(yīng)的加工誤差。

其它作用力的影響

4.6 減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑:由前面對(duì)工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動(dòng)幅值。

提高工藝系統(tǒng)剛度

減小切削力及其變化:合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對(duì)工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。

5 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40%～70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過(guò)各種傳熱方式向周?chē)奈镔|(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。

工藝系統(tǒng)的熱源--內(nèi)部熱源和外部熱源;減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑

6 內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差

基本概念:沒(méi)有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱(chēng)為內(nèi)應(yīng)力。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。熱加工中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生:在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力:絲杠一類(lèi)的細(xì)長(zhǎng)軸經(jīng)過(guò)車(chē)削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，產(chǎn)生彎曲。減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑:改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)--設(shè)計(jì)零件時(shí)，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。