影響機(jī)械加工精度的因素及提高措施探析

高偉

山西汾西重工有限責(zé)任公司 山西太原 030027

1 概述

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)技術(shù)改造的深入和先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，一些精密機(jī)床的加工精度已接近國(guó)外先進(jìn)水平。但從總體上看，我國(guó)制造生產(chǎn)水平仍然比較落后。目前我國(guó)機(jī)械加工的精度普遍約比國(guó)外低1-2級(jí)。在機(jī)械加工實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，影響加工精度的因素是復(fù)雜的。零件的尺寸、幾何狀和表面間相對(duì)位置的形成，取決于工件和刀具在切削過(guò)程中相互位置關(guān)系，而工件和刀具是安裝在夾具和機(jī)床上，并受其約束。在加工時(shí)，機(jī)床、刀具和工件便構(gòu)成完整系統(tǒng)，加工精度問(wèn)題也就牽涉到整個(gè)工藝系統(tǒng)的精度問(wèn)題。

2 影響機(jī)械加工精度的因素

2.1 機(jī)床的幾何誤差分析

第一點(diǎn)，主軸回轉(zhuǎn)出現(xiàn)誤差，機(jī)床的主軸是進(jìn)行刀具、裝夾工件的部位，其可以將動(dòng)力傳送給刀具及工件，如果主軸回轉(zhuǎn)存在誤差的情況，則會(huì)導(dǎo)致工件加工出現(xiàn)相應(yīng)的誤差；第二點(diǎn)，導(dǎo)軌出現(xiàn)誤差，導(dǎo)軌可以對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)進(jìn)行保障，如果導(dǎo)軌出現(xiàn)磨損的情況會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，并且導(dǎo)軌的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)誤差。

2.2 工件定位中的誤差分析

第一點(diǎn)，基準(zhǔn)重合度出現(xiàn)的誤差，將位置以及表面尺寸注明在零部件設(shè)計(jì)圖上，相關(guān)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行生產(chǎn)。工件在加工時(shí)，通過(guò)多種幾何要素才能確定制造中的定位標(biāo)準(zhǔn)，如果沒有采用科學(xué)、規(guī)范的定位標(biāo)準(zhǔn)，那就會(huì)與原來(lái)的設(shè)計(jì)不符，進(jìn)而出現(xiàn)基準(zhǔn)誤差；第二點(diǎn)，定位副制造不科學(xué)造成的誤差。一些不準(zhǔn)確的因素存在于夾具上的定位元件，這就可以允許其在相應(yīng)的范圍內(nèi)變動(dòng)。

2.3 受到熱變形的影響

在機(jī)械零件加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)摩擦發(fā)熱現(xiàn)象，受到熱力的影響，加工系統(tǒng)也會(huì)逐漸發(fā)熱，機(jī)械零件在發(fā)生變形以后會(huì)影響機(jī)械設(shè)備零件以及刀具，從而逐漸降低機(jī)械零件的加工精度，受變形主要來(lái)源于內(nèi)部熱源以及外部熱源，內(nèi)部熱源會(huì)在加工設(shè)備與刀具工作過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱量，但外部熱源是由于受到太陽(yáng)與輻射產(chǎn)生的熱量。受到熱量的影響，機(jī)械零件會(huì)出現(xiàn)變形情況，這對(duì)機(jī)械加工工作也有著不利影影響，影響機(jī)械加工精度的因素眾多，需要機(jī)械加工企業(yè)高度重視。機(jī)械加工精度的影響因素詳見表1。

表1

由表1能夠看出影響機(jī)械加工的主要因素為人為因素，占比為45%，其中設(shè)備因素占比為26%，加工過(guò)程影響占比為29%。

3 提高措施

3.1 保證設(shè)備質(zhì)量，避免原始誤差出現(xiàn)

為了提升機(jī)械加工精度與質(zhì)量需要保證設(shè)備質(zhì)量，避免原始誤差出現(xiàn)，在機(jī)械加工過(guò)程中使用的機(jī)床工具與夾具都需要符合標(biāo)準(zhǔn)，防止測(cè)量出現(xiàn)問(wèn)題，避免受熱變形與受力變形等問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，需要機(jī)械加工人員高度重視，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)械加工過(guò)程中出現(xiàn)誤差一定要及時(shí)提出并解決，依據(jù)機(jī)械加工真實(shí)情況降低誤差。在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)可以通過(guò)反向車削法改正削力點(diǎn)，在切削刀上安裝彈簧可以避免溫度升高，保證機(jī)械加工的精度與質(zhì)量，在加工精密零件時(shí)還要提升機(jī)床的精度，避免機(jī)械變形與發(fā)熱。提升機(jī)械加工精度的方法詳見表1。

由表1可以看出通過(guò)消除原始誤差與轉(zhuǎn)移原始誤差、均分原始誤差能夠提升機(jī)械加工精度，其中均分原始誤差重要性占比為40%，轉(zhuǎn)移原始誤差占比為25%，消除原始誤差占比為35%。

3.2 處理好誤差補(bǔ)償問(wèn)題

人為誤差和系統(tǒng)原始誤差是兩種主要的誤差，誤差補(bǔ)償主要是利用人為可控的人為誤差對(duì)系統(tǒng)原始誤差進(jìn)行補(bǔ)救的措施和技術(shù)手段，誤差補(bǔ)償問(wèn)題主要是針對(duì)具有比較固定的誤差數(shù)值，如尺寸相同的人為和系統(tǒng)誤差，或利用兩種誤差中性質(zhì)相同、方向互補(bǔ)這兩個(gè)性質(zhì)的誤差進(jìn)行補(bǔ)救，從而有效的提高零件的加工精度。但具有固定數(shù)值的誤差參數(shù)在實(shí)踐加工操作的過(guò)程中是較少存在的，針對(duì)情況多樣的誤差可以通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和偶件自動(dòng)配磨這兩種方式，提升加工零件的精度，降低誤差。

3.3 增加科技投入，進(jìn)行零件數(shù)據(jù)管理

通過(guò)加大科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新力度和投入是提高加工機(jī)械精度、降低誤差最有效的方式，高科技的投入對(duì)降低加工系統(tǒng)的原始誤差具有重要影響的方式。在加工實(shí)踐的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新加工手段和研究新方法，直接推翻原先落后的工藝流程和機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量的飛躍。

3.4 對(duì)零件進(jìn)行就地加工

對(duì)零件的就地加工主要是針對(duì)首次加工后不能滿足零件預(yù)期設(shè)定的精度要求和技術(shù)指標(biāo)的零件進(jìn)行二次加工，就地加工是實(shí)施二次加工最有效的方式，其中主要的優(yōu)勢(shì)是可以避免零件二次加工因環(huán)境和加工系統(tǒng)的改變?cè)斐傻男碌恼`差。針對(duì)需要批量二次加工零件可以在整改優(yōu)化整個(gè)加工系統(tǒng)后實(shí)施就地加工，實(shí)現(xiàn)零件整體的精度。

3.5 分化原始誤差

為了提高一批零件的加工精度，可用分化某些原始誤差的方法。根據(jù)誤差規(guī)律，將毛坯工件尺寸經(jīng)測(cè)量按大小分為n組，每組工件的尺寸范圍就縮減為原來(lái)的1/n。然后按各組的誤差范圍分別調(diào)整刀具相對(duì)工件的準(zhǔn)確位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范圍大大縮小。如精加工齒形中為保證加工后齒圈與齒輪內(nèi)孔的同軸度，采取各種類型心軸定位。對(duì)一批齒輪工件來(lái)說(shuō)，加工后齒圈與內(nèi)孔之間的位置精度主要取決于這一批齒輪內(nèi)孔與心軸的配合間隙。可以通過(guò)齒輪內(nèi)孔尺寸分組并相應(yīng)和多擋尺寸的心軸配合使其配合間隙縮小數(shù)倍而提高齒輪齒形的加工精度。

總之，實(shí)際的機(jī)械生產(chǎn)加工中都允許有一定的損耗，但是若要生產(chǎn)出高質(zhì)量的機(jī)械加工零件，就要在機(jī)械加工的誤差原因上多下功夫，爭(zhēng)取從根源解決機(jī)械加工產(chǎn)品的誤差問(wèn)題，加工中采用有效的相應(yīng)措施對(duì)機(jī)件精準(zhǔn)度進(jìn)行保障。