機(jī)械加工中工件作用尺寸的控制技巧與分析

王秋敏

摘 要：通過(guò)控制試切端實(shí)際尺寸，間接保證體外作用尺寸，進(jìn)而獲得足夠裝配精度;并且進(jìn)一步提供了工藝保證。

關(guān)鍵詞：實(shí)際尺寸 作用尺寸 喇叭形形狀誤差 鼓形形狀誤差 工藝措施

中圖分類號(hào)：TG506文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）08-0-01

機(jī)械加工中，經(jīng)常進(jìn)行試切法調(diào)整。而試切法直接控制的是工件局部實(shí)際尺寸，對(duì)作用尺寸的控制則是間接的。如果工件形狀誤差過(guò)大，可能導(dǎo)致體外作用尺寸超出公差帶，從而影響裝配精度。因此，本文將通過(guò)分析工件實(shí)際尺寸和作用尺寸的關(guān)系，給出體外作用尺寸的控制技巧。

一、作用尺寸與實(shí)際尺寸的關(guān)系

作用尺寸是指工件裝配時(shí)起作用的尺寸，是局部實(shí)際尺寸與形狀誤差的綜合作用。作用尺寸包括體外作用尺寸和體內(nèi)作用尺寸，見(jiàn)圖1所示，dfe為體外作用尺寸，da為局部實(shí)際尺寸。對(duì)于外表面，體外作用尺寸=實(shí)際尺寸+形狀誤差。

體外作用尺寸影響工件的配合間隙，進(jìn)一步影響裝配精度。當(dāng)零件有裝配精度要求時(shí)，新國(guó)標(biāo)推薦使用包容原則，保證體外作用尺寸和形狀誤差都能處于最大實(shí)體邊界范圍內(nèi)。操作過(guò)程中，形狀誤差可由機(jī)床精度保證，而體外作用尺寸，可以通過(guò)壓縮尺寸公差帶、提高加工精度的方法來(lái)獲得。

1.喇叭形形狀誤差軸的體外作用尺寸

在臥式車床或外圓磨床上加工短軸類零件時(shí)，可不使用頂尖，但這種裝夾會(huì)產(chǎn)生一定的圓柱度誤差，會(huì)影響體外作用尺寸。由于未采用尾座頂尖定位，遠(yuǎn)端受切削力作用會(huì)產(chǎn)生變形，從而出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，導(dǎo)致遠(yuǎn)端切除的金屬層較薄，使零件出現(xiàn)遠(yuǎn)端大、近端小的喇叭形圓柱度誤差，見(jiàn)圖2所示。所以，要控制試切端實(shí)際尺寸偏向最大極限尺寸，以避免小端尺寸超出最小極限尺寸。

2.鼓形形狀誤差軸的體外作用尺寸

如果工件較長(zhǎng)，通常采用卡盤(pán)和尾座頂尖的組合裝夾。該種裝夾方法，零件中部剛性差，易變形，中部出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，使零件中部切除的金屬層較薄，兩端切除的金屬層較厚，因此，出現(xiàn)了中間大、兩端小的鼓形圓柱度誤差。見(jiàn)圖3所示。

在采用卡盤(pán)和尾座頂尖的組合裝夾時(shí)，如果機(jī)床卡盤(pán)剛度不足，則卡盤(pán)的變形會(huì)使工件產(chǎn)生左端大、右端小的錐形誤差，而體外作用尺寸分析與上類似，不再贅述。

由于工件產(chǎn)生了形狀誤差，體外作用尺寸綜合了實(shí)際尺寸和形狀誤差，對(duì)于外表面工件，體外作用尺寸應(yīng)大于實(shí)際尺寸。或者說(shuō)實(shí)際尺寸在公差帶的位置，最后影響了體外作用尺寸，因此，應(yīng)合理控制試切端實(shí)際尺寸，以便保證體外作用尺寸的合格性。

二、試切端生產(chǎn)公差

1.喇叭形形狀誤差軸的試切端生產(chǎn)公差

由于零件呈現(xiàn)喇叭形形狀誤差，試切端（即遠(yuǎn)端）尺寸較大，所以，控制試切端尺寸偏向而不超出最大極限尺寸即可，而小端尺寸也肯定不會(huì)超出該尺寸。如果機(jī)床精度足夠，小端尺寸也不會(huì)超出最小極限尺寸，根據(jù)體外作用尺寸的原理，則體外作用尺寸也不會(huì)超出尺寸公差帶，實(shí)際尺寸和體外作用尺寸均不會(huì)超出尺寸公差帶，達(dá)到裝配精度要求。

實(shí)際調(diào)整過(guò)程中，如果機(jī)床或工裝精度不足，可能會(huì)導(dǎo)致小端尺寸超出最小極限尺寸的情況，所以，在保證機(jī)床或工裝精度的前提下，將試切端生產(chǎn)公差帶壓縮到圖紙公差帶的上部，壓縮量要能補(bǔ)償形狀誤差的量。見(jiàn)圖4所示，t為形狀誤差。

2.鼓形形狀誤差軸的試切端生產(chǎn)公差

鼓形誤差軸的調(diào)整過(guò)程中，試切端（即遠(yuǎn)端）尺寸小，如試切時(shí)在公差帶內(nèi)，而中部尺寸大，可能超出最大極限尺寸，因此，試切端尺寸應(yīng)控制在偏向最小極限尺寸，將生產(chǎn)公差帶壓縮到圖紙公差帶的下部，壓縮量要能補(bǔ)償形狀誤差的量，見(jiàn)圖5所示。在形狀誤差能夠由機(jī)床精度保證的前提下，零件中部尺寸也不會(huì)超過(guò)最大極限尺寸，同時(shí)體外作用尺寸也會(huì)在公差范圍內(nèi)。

三、工藝措施

為防止工件出現(xiàn)不可修復(fù)的廢品，一方面可以通過(guò)控制零件試切端公差帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，即： 喇叭形形狀誤差軸，壓縮試切端公差帶到尺寸公差帶的上部;鼓形形狀誤差軸，壓縮試切端公差帶到尺寸公差帶的下部。另一方面，也可采用一定的工藝措施，確保零件的實(shí)際尺寸和作用尺寸均處于尺寸公差帶內(nèi)，以保證裝配要求。

1.喇叭形形狀誤差軸的工藝措施

對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)一定范圍的軸，如果不用尾座頂尖輔助定位，可能會(huì)出現(xiàn)喇叭形圓柱度誤差，所以，工藝上通過(guò)施加一個(gè)尾座頂尖定位，工藝系統(tǒng)的剛度會(huì)大大提高，喇叭形圓柱度誤差會(huì)得到緩解。見(jiàn)圖6所示。

2.鼓形形狀誤差軸的工藝措施

對(duì)于長(zhǎng)度很長(zhǎng)的軸，例如粗車削絲杠外圓時(shí)，如果采用卡盤(pán)、尾座頂尖裝夾，由于長(zhǎng)軸中部剛性差，會(huì)出現(xiàn)鼓形誤差，所以，應(yīng)提高長(zhǎng)軸的剛性。工藝上可以采用安裝跟刀架方案來(lái)解決。另外，為了解決長(zhǎng)軸受壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，將走刀方向變?yōu)榉聪蜃叩叮构ぜ芾Γ岣吡斯ぜ姆€(wěn)定性，見(jiàn)圖7所示。該方案針對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸，采用卡盤(pán)或?qū)Ｓ脢A具夾緊、尾座輔助定位、跟刀架提高剛度、反向走刀提高穩(wěn)定性，有助于提高工件各項(xiàng)精度。

由以上分析可知，我們可以通過(guò)控制試切端生產(chǎn)公差帶、或采用有效的工藝措施，保證零件的實(shí)際尺寸和作用尺寸都在其尺寸公差帶內(nèi)，在試切保證實(shí)際尺寸的同時(shí)，也能保證作用尺寸，以獲得足夠的裝配精度。