机械加工精度误差的产生与消除.pdf

H蔫一中国高新技术企业机械加工精度误差的产生与消除移文任贵春【摘要】在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，如何使工件的加工达到质量要求，如何减少各种因素对加工精度的影响，就成为加工前必须考虑的事情，也就是要对影响机械加工精度的因素进行分析。【关键词】机械加工误差精度几何误差由于影响机械加工精度的因素诸多不易有效控制，因此提高加工精度减小加工误差较为困难，尤其是对单件、小批生产的煤矿维修企业。分析多年的实践经验得到一些启示，仅供参考。1机械加工精度误差产生的原因在机械加工中。由机床、夹具、工件和刀具组成一个工艺系统。此工艺系统在一定条件下由工人来操作或自动地循环运行来加工工件。因此，有多方面的因素对此系统产生影响，引起加工误差，归纳起来有以下几方面的因素：11工艺系统几何误差包括机床、夹具、刀具的制造和磨损。尺寸链误差。机床传动链的静态和动态调整误差及工件、夹具、刀具的安装误差。其还包括定位误差一是基准不重合误差：定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差只有在采用调整法加工时才会产生。在试切法加工中不会产生。二是定位副制造不准确误差：工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。12工艺系统力效应产生的误差包括弹性及塑性变形产生的误差f工艺系统剐性不足或变形引起的误差)，工件的夹紧误差，离心力和传动力以及材料本身的残余应力引起的误差等。现在影响最大的是内应力重新分布引起的误差没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为内应力。工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态它本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生从而使工件丧失原有的加工精度。内应力的产生：在热处理工序中由于工件壁厚不均匀、冷却不均、金相组织的转变等原因使工件产生内应力。冷校直产生的内应力：丝杠一类的细长轴经过车削以后棒料在轧制中产生的内应力要重新分布产生弯曲。13工艺系统热变形产生的误差包括机床、刀具和工件热变形以及环境温度变化所产生的误差。在加工过程中，由于受切削热、摩擦热以及工作场地周围热源的影响，工艺系统的温度会产生复杂的变化，工艺系统会发生变形，改变了系统中各组成部分的正确相对位置。导致了加工误差的产生。14由于人的情绪和技术水平的不稳定所引起的加工误差2减少机械加工精度误差的措施在减少精度误差后，首先要列举出误差源，即原始误差，不仅要了解所有误差因素，而且要对每一误差的数值和方向定量化；其次要研究原始误差到零件加工误差之问的数量转换关系常为误差遗传和误差复映关系。最后，用各种测量手段实测出零件的误差值根据统计分析，判断误差性质，找出其中规律采取一定的工艺措施消除或减少加工误差。21减少原始误差高零件加工所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。它是生产应用较广的一种基本方法。为了提高机械加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形：对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。以细长轴加工为例进行分析，在车床上加工细长轴时，由于长度与直径之比大于20故刚性差，即使在切削量较小的情况下也会使工件产生弯曲变形和振动，虽然在加工过程中采用了跟刀架，但仍难车出较高精度的长轴。分析细长轴在车削加工时的受力状态知：采用跟刀架虽消除了背向力引起工件弯曲的因素但轴向力和工件热伸长还会导致工件弯曲变形，现采用反拉法切削，一端用卡盘夹持，另一端采用可伸缩的活顶尖装夹。可以进一步消除热伸长引起的弯曲变形以及径向颤动。使切削平稳使被加工工件获得较高的形状精度。22积极实行实时补偿控制在电子信息技术广泛使用以前，补偿控制技术主要应用在传动精度要求很高的机床中，其补偿控制装置由校正尺(存储误差数据)、杠杆、及接收附加运动的螺母等组成。机械补偿控制装置简单可靠，但补偿精度依赖于校正尺的制作精度另外校正尺的调整也比较复杂。在现代数控机床上。一般都采用软件补偿，事先测量好的误差数据放在数据表中，数控系统在完成每一次精插补后，根据当前坐标位置从数据表中查找误差补偿值，并据此控制坐标轴一个附加的运动。软件补偿实现起来比较简单，不需要增加另外的装置，误差数据随时可以修改调整。实时补偿控制是通过高精度测量装置在加工过程中定时采集误差数据f刀架瞬时的理论位移减去刀架的实际位移)，根据误差的方向和大小由补偿控制装置控制刀架走一个微量位移。实时补偿控制采集的是当前状态下的实际误差，虽然补偿装置的机枕惯性使补偿的位置会稍微滞后。但补偿精度仍然比较高，实时补偿控制的缺点是补偿装置复杂且调试相对困难。23加强误差预防误差预防是指减少误差源或改变误差源至加工误差之间的数量转变关系。常用的方法有：直接减少原始误差法、误差转移法、采用先进工艺和设备法、误差分组法、就地加工法和误差平均法等。实践与分析表明精度要求高于某一程度后，利用误差预防技术来提高加工精度所花费的成本将成指数增长。24转移误差这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。(1)转移误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向则可大大提高加工精度。例如，对具有分度或转位的多工位加工工序，由于分度转位的误差将直接影响零件有关表面的加工精度，若此时将切削刀具安装到适当位置，使分度转位误差处于零件加工表面的切向这样即可大大减小分度转位误差对加工精度的影响。f2)转移误差至其他对加工精度无影响的方面。在大型龙门式机床中，由于横梁较长，故在其上的主轴箱等部件重力的作用下产生弯蓝和扭曲变形。使用这类机床时，横梁变形即为产生加工误差的主要原始误差之一。为了消除这项原始误差的影响，可在机床结构上再增添一根主要承受主轴箱部件重力的附加梁。25其他方法(1)平时机床导轨的保养工作要一丝不苟的完成。当加工结束以后必须把床身清理干净，然后再用干净抹布拭擦导轨面直至无污物，最后加上机油，以避免锈蚀；(2)机床的正确安装和在加工时速度的合理控制都能减小加工误差。总之，使加工过程稳定地加工出符合设计精度要求的零件是机械加工追求的目标之一，我们在了解加工误差产生的诸多原因后，在掌握消除和减少加工误差方法的同时要在加