机械加工误差及提高加工精度分析

机械加工误差及提高加工精度分析

王桂波,万太建,刘连鹏,张德才

中车青岛四方机车车辆股份有限公司   山东青岛 266109

【摘 要】工件从加工到最后合格投入使用，需要经过很多步骤，在这个过程中有很多因素影响机械加工工件的质量，机械加工前的首先考量因素就是尽量避免或减少各种因素对加工精度的影响。

【关键词】机械加工；加工精度；影响因素；避免误差；措施

各种规格不同性能的机械设备零件可组合使用而成各类机械产品,机械产品整体性能作用的综合发挥直接受各个机械零件参数的共同影响。零件质量精度的高低好坏,不仅直接能间接保证了产品原有的加工性能,也同时能有效保证产品其整体使用寿命,因此,提高各机械零件整体的精度加工精度质量精度才能真正更好地全面保障机械产品质量。加工质量精度公差与粗糙度表面质量都是一种衡量实际机械中加工机械质量水平的综合指标,在现代机械生产加工运动过程中,由于机械设备受着种种外界因素作用的双重影响,使机械刀具中心线和工件表面间公差的相对正确的位置经常发生或偏移,加工制出来粗糙的精密零件,与最理想状态的设计要求有时不能达到完全相符合,两者要求的相互符合的程度也可用其机械质量加工几何精度值和实际加工的误差比值来表示。

1加工中导致误差出现的主要因素

随着我们国民经济实力建设的速度不断得到提高,科学技术水平也的随之不断向前发展,对新产品设计的加工适量技术的整体要求水平也的随着逐渐提高。加工质量精度现在已经越来越成为人们衡量一种零件及其加工技术质量中非常十分重要的参考指标,因此,有效科学地加以保证新零件产品设计的整体加工量精度将显得十分尤为重要。在实际机械零部件加工及工作制造的生产过程实践中,要求让我们首先对能影响整个机械产品加工制造精度产生的各个因素做到非常清楚地有所了解,从而可以使产品机械装配加工时的几何精度达到不断地提高。在整个机械部件加工制作的整个过程实践中,工艺系统必然会随之产生出各种机械误差,这些机械加工误差也与各个工艺系统零部件本身的微观结构状态和与的切削研磨过程状态有关系,产生上述加工精度误差因素的两个主要控制因素有:

1.1加工原理误差

近似运动的数控加工运动方法,在实际加工装配过程的中就已经逐渐被很广泛地的在运用,加工精度误差一般也都由其近似运动的数控加工运动方法或其近似运动的加工刀具轮廓运动而直接产生。

1.1.1采用近似的刀具轮廓造成的误差

要尽可能使成形刀具刃口边缘做得能与拟合理图论中曲线边缘的基本轮廓形式相接近一致,用曲面成形的刀具用于加工一些复杂形状的几何曲面时,是一种比较复杂困难的,理论曲线边缘通常还会选择用诸如圆弧、直线边等形状简单而近似曲线的曲线型面来作代替。

1.1.2采用近似的加工运动造成的误差

工件表面和切削刀具之间在旋转运动速度之间或为了尽可能达到对切削工件表面更理想状态的技术要求,往往都建立上了这样某种或必然存在的联系。

从理论基础上去讲这种逻辑联系的逻辑建立也应该认为是比较完全而准确合理的。但此种看似准确的机械联系,却往往似乎是起的不到什么理想的制造效果,难以大幅提升机械加工制造精度,在失去此种机械准确可靠的机械联系状况下,很容易地导致各种加工控制原理都发生很大误差,机床表面和工装夹具面相应的关系变得也更加的复杂,制造加工起来便变得就比较困难。

1.2工艺系统受热变形引起的误差

机械热加工成型过程系统中,在上述各种高温热源因素的长期共同加热作用影响下,工艺系统就很容易的发生出一定幅度的机械热胀变形。工艺系统内各主要部分零件的温度变形而产生精度差异,主要都是因为由其各个生产环节中的所用材料、结构条件有所的不同,工艺系统热源能量分布上的严重不相均匀化所而导致误差的。

1.2.1刀具热变形影响着加工精度

刀具本身的切削尺寸系数和热熔量也并都不是那么很大,切削的加工的过程中,虽然所掺加入的道具产生的热量通常较小,但是热量对切削刀具自身来说可能也都会对系统产生十分重要的影响。进行模具粗加工作业时,可以考虑忽略或者不计模具加工尺寸精度和受的刀具表面热冲击变形引起的变形影响,但事实上对于需要某些较高精度设计的加工零件,刀具表面的冲击热冲击变形将带来变形的影响往往非常相当大,使其加工后表面易产生较大形状误差。

1.2.2加工精度受加工机床的热及变形条件的变化影响

由于外部热源流动的相互影响,机床内各个机械部分内的介质温度等都会因此发生较大变化,机床机构组成的各种复杂性因素和各种热源分布上的严重不对称均匀,机床原有的内部各个结构部件也发生过不同的程度上的局部热冲击变形,破坏影响了整个机床中原有的机床各部件之间原有的几何相互几何位置关系,影响到了零件加工质量精度。机床加工的机床类型也不同,热源条件也完全不同,对机床加工尺寸精度大小的直接影响因子也不同。

1.3加工精度受机床几何误差及磨损的影响

加工领域中通过刀具等对金属工件等进行精密加工成形运动所用的重要活动及场所之一是成形机床,工件精确的切削成型和运动均离不开成形机床精确的切削运行,机床刀具的几何精度可直接的受切削加工时工件精度要求的影响。

1.3.1传动链误差

在齿轮零件在加工、装配、和在运输及使用机械零部件前的工艺制造设计过程中,容易就会产生对齿轮这些主要机械基础元件造成的应力与磨碎,从而最终导致其产生了尺寸误差,是直接会引起齿轮传动链误差而形成缺陷的物理基础。机床传动链误差同时也是最直接地影响磨床零件表面磨损及机床加工单元尺寸精度大小等的三个机床主要工作动力原因之一,传动链条误差通常是会因一个机床中传动链的传动机构部件个数越多,传动链的传递路线距离也越长而误差变化的越大。

1.3.2主轴回转误差

工件主轴的回转形状精确度和回转位置精度都主要是因为受到机床主轴自身的径向回转速度误差所直接影响,可大致分解为主轴径向跳动、轴向跳动的频率和角度的摆动。

1.3.3导轨误差

导轨自身同样是承担和起着支撑整个机床系统内部运转的一个主要基本导向装置功能和一个基本的承载支撑结构作用,机床系统各个内部主要的支承和部件间的相对应的位置如移动距离的几何基准、运动和速度控制的几何基准位置等等也一般均需由整个机床导轨的本身设计来完成独立来完成。形状精度是受整个机床导轨的自身及各项设计参数误差大小的影响最多直接的影响因素也就较为突出的明显。在一条垂直固定于被工件切削及加工处理后的工件表面上的法线方向平面上,导轨面本身在同一垂直水平面范围内存所在位置的直线误差大小都将都能立即被机床的直接精度测量装置反应并得测出来,对提高机床直接加工或成形工艺精度而产生的各种间接精度影响范围最大。前后工作台导轨行程中出现的平行度误差还可致使前后两个工作台导轨之间在随刀具旋转运动及回转运动过程中产生相对摆动,刀尖之间发生的这些相互的运动便可以称为形成出了这样一条空间曲线,它便能直接使得整个工件形状会随之而发生各种变化。

2提高机械加工精度的措施

2.1机械加工过程中对误差进行预防

误差损失的几种预防的方法目前常用了解到误差的基本处理措施方法的大致归纳有:误差转移法、误差分组法、就点地加工法和误差平均法、采用最新国际的先进误差检测分析工艺设备方法和加工测量设备法、直接或采取其它措施以减少原始加工误差法等。

2.2机械加工过程中加大科技投入力度

对当前影响加工制造精度差的各种重要原因进行认真分析总结之后可以发现,加大对科技经费投入管理和充实研发科技资金,针对制造各个关键环节误差所导致造成的各种误差,提高制造加工质量精度,要注重不断进行研究并创造一些新工艺、新手段、新制造方法技术等。

2.3机械加工过程中减少原始误差

努力降低以提高机床精度为的机床几何精度要求和对机床量具、夹具的加工精度的原始工艺精度,进一步要努力地降低在制造机床工艺精度上存在的在机械系统自身的机械受力、磨损或机械变形、以及对机床内应力产生变形作用等原始工艺方面,所需要而造成的机床各种的原始精度设计工艺误差。要充分注意根据具体所发现的问题情况进行细致具体准确地问题分析,针对有可能引起导致机械加工整体精度或各项工艺原始精度误差而存在着的上述各个方面原因及原因不同的方面问题进行详细调查研究分析,有所侧重针对性的因地制宜合理的合理地去采取总结出的各种加工形式及不同技术手段下的工艺技术及具体应用技术措施方法去逐步解决机械各项产品主要性能参数存在的以上各种机械原始的加工技术误差,提高了机械产品整体加工和质量评定的整体精度。

参考文献

[1]姚嘉鑫.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].中国新技术新产品.2011,17.

[2]何红伟. 机械加工工艺对加工精度影响的研究[J]. 中国新技术新产品. 2013（4）：152-152.