機(jī)械加工幾何精度控制方案

路文敬，張晉剛，張慶武，陳吉祥，楊建明

山推工程機(jī)械股份有限公司 山東濟(jì)寧 272073

1 序言

在機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的統(tǒng)一體稱為工藝系統(tǒng)。在加工過程中，由于工藝系統(tǒng)各種原始誤差的存在，使工件和刀具之間正確的幾何關(guān)系遭到破壞，進(jìn)而造成幾何尺寸超差。一般將加工過程中可能出現(xiàn)的原始誤差分為兩種，即與工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)的“靜”原始誤差和與加工過程有關(guān)的“動(dòng)”原始誤差。下面從工件、刀具、夾具和機(jī)床等4個(gè)方面，提出應(yīng)對(duì)加工中幾何尺寸超差問題的解決方案。

2 工件方面

1）應(yīng)遵循機(jī)械加工總體原則，即先基準(zhǔn)、后其他，先面后孔，先主后次，先粗后精、粗精分開。

2）在工序的精加工工步前，松開壓板，適當(dāng)釋放裝夾應(yīng)力，對(duì)工件再次找正后進(jìn)行輕壓緊。為保證加工安全和加工質(zhì)量，建議對(duì)輕壓緊通過試驗(yàn)驗(yàn)證的方式獲得最佳扭矩值，進(jìn)行定扭矩壓緊。

3）夾緊力的作用點(diǎn)要為實(shí)點(diǎn)，作用點(diǎn)因不是實(shí)點(diǎn)而產(chǎn)生變形的，有3種解決方式：①將原來的一次裝夾分解為兩次實(shí)點(diǎn)裝夾，但是要注意切換裝夾時(shí)的順序，必要時(shí)需對(duì)工件重新找正。②對(duì)工件設(shè)置裝夾工藝凸臺(tái)，待全部工序完成后，根據(jù)是否影響工件裝配決定是否去除工藝凸臺(tái)。③在裝夾結(jié)構(gòu)薄弱處設(shè)置輔助支撐（見圖1），當(dāng)前市場(chǎng)上的部分液壓輔助支撐已可實(shí)現(xiàn)“零變形”支撐。

圖1 輔助支撐

4）保證工件和夾具定位面具有較好的平面度。平面度自檢如圖2所示。若定位平面較大，夾具定位面可更換為墊塊形式，規(guī)避工件與夾具大平面貼合產(chǎn)生的裝夾翹曲變形；若工件的平面度得不到保證，可使用銅皮、紙屑及翹曲纖維等將定位面塞平后再壓緊加工。

圖2 平面度自檢

5）加工過程中，采用切削液，及時(shí)散熱，減少工件熱變形。

6）時(shí)效處理安排在半精加工前，徹底釋放工件內(nèi)部應(yīng)力。

7）車削時(shí)，針對(duì)薄壁件，采用軟爪或開口套環(huán)進(jìn)行裝夾，或者采用端面壓緊取代圓周壓緊。

8）車削時(shí)，根據(jù)變形情況進(jìn)行反變形加工，即反方向預(yù)先加工出對(duì)應(yīng)的變形量，加工完成后反變形量與變形量相互抵消。

9）車削大型不規(guī)則工件時(shí)，要根據(jù)工件質(zhì)心位置進(jìn)行配重，減小離心力作用。

3 刀具方面

1）鉆孔、鏜孔及鉸孔前，加工部位存在半壁結(jié)構(gòu)的，要先將半壁部位去除；加工部位為毛坯面的，要先將毛坯面锪平，從而保證刀具切削時(shí)受力均勻。

2）加工前按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀具進(jìn)行徑向圓跳動(dòng)、軸向圓跳動(dòng)的檢查。

3）刀具刀柄禁止磕碰劃傷，定期使用專用工具清理機(jī)床主軸錐孔。

4）控制刀具長(zhǎng)度，盡可能地保證刀具有足夠的直徑，確保刀具牢固。

5）對(duì)精度要求非常高的工件，加工前要對(duì)刀具進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)。

6）調(diào)整切削參數(shù)和刀具角度等，控制加工過程中的刀具受力、受熱及磨損。

7）采用防振、抗振專用刀具。

4 夾具方面

1） 改善裝夾方式，杜絕壓緊螺桿的安裝點(diǎn)與壓板的后支撐點(diǎn)一個(gè)在夾具上、一個(gè)在機(jī)床上，防止夾具被壓緊螺桿拉起而引發(fā)夾具嚴(yán)重變形。

2）夾具要有足夠的剛性。

3）夾具采用心軸定位，且心軸上設(shè)有壓緊螺紋時(shí)，要對(duì)螺紋進(jìn)行磨削，保證螺紋與心軸定位端面的垂直度。

4）對(duì)精密車削類夾具進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)，控制夾具旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心變形。

5 機(jī)床方面

按照機(jī)床驗(yàn)收精度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢查確認(rèn)，例如檢查機(jī)床主軸與工作臺(tái)的垂直情況、主軸竄動(dòng)情況等。

6 結(jié)束語

1）在工件尤其是新產(chǎn)品加工出現(xiàn)幾何尺寸超差時(shí)，首先要確定是哪種變形引起的，然后根據(jù)相應(yīng)的變形解決方案尋找合適的解決辦法。

2）探索利用計(jì)算機(jī)有限元輔助分析技術(shù)，預(yù)先做出工藝系統(tǒng)變形分析，這樣有利于工藝方案的不斷優(yōu)化。

3）日常工作中要善于對(duì)解決方案進(jìn)行總結(jié)，舉一反三，從而全面提升產(chǎn)品質(zhì)量。