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機(jī)械加工常見(jiàn)影響因素及提高加工精度的策略論文
1 概述。
機(jī)械產(chǎn)品壽命以及零件的工作性能的保證是以機(jī)械加工質(zhì)量作為保障的。而加工精度以及工件的表面質(zhì)量是衡量加工質(zhì)量的主要指標(biāo)。但是受到各類因素的影響，機(jī)械加工時(shí)工件同刀具之間的位置會(huì)發(fā)生變化，因此工件不能達(dá)到理想的標(biāo)準(zhǔn)，人們通過(guò)加工精度以及加工誤差進(jìn)行工件同刀具位置是否符合理想要求的標(biāo)識(shí)。
2 加工精度獲取方法。
（1）尺寸精度的獲取方式主要有三種，若產(chǎn)品的批量相對(duì)較小可以用試切法進(jìn)行獲得；若大批量生產(chǎn)工件則可以用調(diào)整法進(jìn)行獲取；若刀具制造相對(duì)復(fù)雜則可以利用定尺寸刀具法進(jìn)行獲��；而補(bǔ)償調(diào)整的精度測(cè)量則可以使用自動(dòng)控制法。
�。�2）形狀精度的獲得方式主要有三種，即軌跡法、展成法以及成形刀具法。軌跡法是利用刀尖進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而獲得實(shí)際工件表面形狀。而展成法則是利用刀刃包絡(luò)面獲得工件形狀。而成形刀具法則是利用了刀刃的形狀。
�。�3）位置精度的獲取方式需要借由夾具精度、機(jī)床精度以及夾裝精度等予以保證。
3 影響精度的因素。
3.1 幾何精度的影響。
3.1.1 加工原理的誤差。
加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差，如滾齒加工用的齒輪滾刀有兩種誤差：
�。�1）切削刃齒廓近似造形誤差，由于制造上的困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開(kāi)線基本蝸桿；（2）由于滾刀刀齒數(shù)有限，實(shí)際加工出的齒形是一條折線，和理論的光滑漸開(kāi)線有差異。通過(guò)采用近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃輪廓，雖然會(huì)帶來(lái)加工原理誤差，但往往可簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，有時(shí)反而能得到較高的加工精度。因此，只要誤差不超過(guò)規(guī)定的精度要求、在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。
3.1.2 機(jī)床的誤差。
此種誤差是由于機(jī)床受到各類因素的影響而出現(xiàn)的誤差，主要的誤差種類可以總結(jié)為三種，即主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差以及傳動(dòng)鏈誤差。
�。�1）主軸回轉(zhuǎn)誤差。主要是由于加工過(guò)程中回轉(zhuǎn)軸線實(shí)際的位置同理想的位置沒(méi)有重合，發(fā)生了一定的偏移，主軸回轉(zhuǎn)偏移主要有純角度擺動(dòng)、徑向跳動(dòng)以及軸向竄動(dòng)三種形式。而主軸發(fā)生回轉(zhuǎn)誤差主要受到軸承間隙、軸度和軸承間誤差、軸承自身誤差、主軸剛度改變、主軸熱變形等因素的影響。但實(shí)際加工中，加工方式不同，則回轉(zhuǎn)精度受到上述因素的影響不同。
�。�2）導(dǎo)軌導(dǎo)何誤差。工件的相對(duì)位置由機(jī)床導(dǎo)軌確定，而導(dǎo)軌誤差是影響加工運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)的主要因素。被加工工件因此受到影響，而產(chǎn)生誤差。一旦導(dǎo)軌發(fā)生扭曲，即前后導(dǎo)軌的水平面、垂直面直線度不同，就會(huì)發(fā)生導(dǎo)軌誤差，切削過(guò)程中，工件表面會(huì)發(fā)生內(nèi)彎曲或向前凸出。從而影響工件的加工精度。
（3）傳動(dòng)鏈誤差。主要是機(jī)床兩端始末傳動(dòng)鏈元件同工件之間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差造成，其誤差衡量指標(biāo)主要為元件轉(zhuǎn)角誤差進(jìn)行衡量，其產(chǎn)生的原因主要有傳動(dòng)元件、裝配和磨損。
3.1.3 刀具的幾何誤差。
刀具的幾何誤差主要有安裝誤差、制造誤差等。對(duì)于定尺寸刀具的機(jī)械加工中，工件尺寸精度會(huì)直接受到刀具精度的影響。工件形狀會(huì)受到刀具形狀的影響。而刀刃形狀在展成刀具加工中，會(huì)直接對(duì)工件加工精度產(chǎn)生影響。在一般刀具機(jī)械加工中，制造精度對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響。
3.2 受力變形的影響。
在機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生的力主要有：夾緊力、中立、傳動(dòng)力以及切削力和慣力等。受到上述力的作用，加工系統(tǒng)便會(huì)產(chǎn)生不同的變形。而變形的出現(xiàn)會(huì)改變工件同切削刃之間已經(jīng)確定的位置關(guān)系，加工誤差便會(huì)出現(xiàn)。而工藝加工精度受到系統(tǒng)剛度的影響會(huì)產(chǎn)生以下幾種形式的誤差：工件形狀受到受力點(diǎn)位置變化而出現(xiàn)的誤差；切削力由于毛坯材料的硬度不均而出現(xiàn)變化，使得系統(tǒng)受力不均，產(chǎn)生受力變形，因而出現(xiàn)加工誤差；誤差復(fù)映；在其它作用力的影響下，某些加工環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)手動(dòng)變形，因而出現(xiàn)誤差。
3.3 熱變形的影響。
在機(jī)械加工中，各類熱源都會(huì)影響加工精度，使得工件產(chǎn)生諸多形變，因而出現(xiàn)加工誤差。在機(jī)械加工中，加工精度受到熱變形的影響主要有以下幾種。（1）機(jī)床熱變形。這種加工誤差是由機(jī)床受到熱源影響使得機(jī)床各部分溫升不均，而機(jī)床結(jié)構(gòu)又相對(duì)較為復(fù)雜，受到分布不均的熱源影響，各個(gè)部件發(fā)生熱變形，且程度各異，使得機(jī)床幾何精度被破壞，機(jī)床加工精度因此而降低。（2）工件熱變形。
切削熱是令工件發(fā)生熱變形的主要熱源，其次則是外部熱源。在機(jī)械加工過(guò)程中，加工的方法不同，工件的結(jié)構(gòu)、尺寸以及材料不同，則工件的熱變形也不相同。（3）刀具熱變形。切削熱是刀具熱變形的主要原因，切削過(guò)程中，雖然切削作用下傳遞給刀具的熱量很少，但刀具體積相對(duì)較小，而熱容量也相對(duì)較小，熱量容易集中在刀刃，因而刀具切削部分很容易在切削過(guò)程中發(fā)生熱變形。
4 提高加工精度方法。
�。�1）直接法。在生產(chǎn)中較為常用的方式是直接減少誤差法。這種方式的應(yīng)用需要對(duì)誤差產(chǎn)生原因予以明確，從而直接消除造成誤差的原因，或者對(duì)誤差進(jìn)行降低。例如，在車削細(xì)長(zhǎng)軸過(guò)程中，工件受力受熱而出現(xiàn)彎曲變形，那么可以利用大進(jìn)給反向切削、彈簧后頂尖的方式，對(duì)熱伸長(zhǎng)危害予以消除。（2）誤差補(bǔ)償法。該種方式是通過(guò)一種誤差去抵消另一種誤差，通過(guò)人為的制造誤差，從而令原有加工中的誤差消除，這種方式有益于誤差的降低以及加工精度的提高。（3）轉(zhuǎn)移誤差。該種方式是通過(guò)對(duì)誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使之不會(huì)對(duì)加工精度造成影響。主要是對(duì)受力變形、幾何誤差以及熱變形等進(jìn)行轉(zhuǎn)移。例如，對(duì)具有分度或轉(zhuǎn)位的多工位加工工序或采用轉(zhuǎn)位刀架加工的工序，其分度、轉(zhuǎn)位誤差將直接影響零件有關(guān)表面的加工精度。若將刀具垂直安裝，可將轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位時(shí)的重復(fù)定位誤差轉(zhuǎn)移到零件內(nèi)孔加工表面的誤差非敏感方向，可減少加工誤差的產(chǎn)生，提高加工精度。（4）均分原始誤差法。提高毛坯精度或上道工序的加工精度，往往是不經(jīng)濟(jì)的。這時(shí)，可把毛坯（或上道工序的工件）按尺寸誤差大小分為 n 組，每組毛坯的誤差就縮小為原來(lái)的 1/n,然后按各組的平均尺寸分別調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置或調(diào)整定位元件、就可大大縮小整批工件的尺寸分散范圍。在生產(chǎn)中會(huì)遇到這種情況：本工序的加工精度穩(wěn)定，工序能力也足夠，但毛坯或上道工序加工的半成品精度太低，引起定位誤差或復(fù)映誤差過(guò)大，因而不能保證加工精度。（5）就地加工法。機(jī)床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。如牛頭刨、龍門(mén)刨工作臺(tái)面裝配在自身機(jī)床上進(jìn)行精加工，以保證對(duì)滑枕、橫梁的平行度；平面磨床工作臺(tái)面在裝配后作精加工；在機(jī)床上修正卡盤(pán)平面的平直度，卡爪的同軸度。
5 結(jié)束語(yǔ)。
誤差是機(jī)械加工中無(wú)法避免的問(wèn)題，在機(jī)械加工中應(yīng)當(dāng)盡可能的避免誤差，以保證加工工件的質(zhì)量。在加工過(guò)程中，只有依照實(shí)際情況，分析誤差產(chǎn)生的具體原因，有針對(duì)性的采取措施，減少誤差，以此提高機(jī)械加工質(zhì)量，確保工件精度，使得工件誤差符合零件加工誤差范圍，保證機(jī)械加工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)。
[1]汪堯。工藝系統(tǒng)幾何誤差對(duì)加工精度的影響分析[J].科技信息，2014（4）：56-58.
[2]席子杰。數(shù)控機(jī)床加工工藝編程與維修[M].長(zhǎng)春：吉林電子出版社，2003.
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