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提高機(jī)械加工精度的探究

文章出處: 人氣：1129 發(fā)表時(shí)間：2020-05-17 16:25:20

在高密度機(jī)械上產(chǎn)過程，機(jī)械加工的精度是其中的首先前提。這是因?yàn)?，機(jī)械加工過程中，精度不僅影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和過程，還能夠有效降低不合格產(chǎn)品的生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。提高機(jī)械加工的精度，一方面，要在知曉加工誤差的基礎(chǔ)上，深入分析其中的原因；另一方面，要能夠采取有效的補(bǔ)救方法來降低生產(chǎn)誤差，提高產(chǎn)品生產(chǎn)性能。

1 機(jī)械加工中出現(xiàn)的誤差

機(jī)械加工的精度往往與實(shí)際存在的誤差有一定的區(qū)別和聯(lián)系。機(jī)械中的精度與加工后的實(shí)際數(shù)值要求有一定的差異，越是接近規(guī)定的要求，越能夠體現(xiàn)生產(chǎn)加工的系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

誤差則是由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)過程中往往因人為或者機(jī)械等不可避免而造成的，與實(shí)際生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)有一定差距，但可通過一定的策略措施予以彌補(bǔ)。

2 工藝生產(chǎn)中影響精度的要素

2.1 工藝系統(tǒng)中機(jī)械性誤差

機(jī)械加工是在一定的操作系統(tǒng)中進(jìn)行的，往往受到機(jī)床的幾何、主軸回轉(zhuǎn)、刀具幾何等因素影響。這樣的機(jī)械物質(zhì)因素影響，不僅影響了機(jī)械精度，更是容易導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。

根據(jù)這些誤差中，主要包括：1）傳輸運(yùn)動(dòng)誤差，在傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥酥幸騻鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致頻率不同而產(chǎn)生一定的誤差，主要在機(jī)械的轉(zhuǎn)角中。2）刀具切削誤差，因刀具在切削過程中，產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。3）主軸回轉(zhuǎn)誤差，主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中和實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量不再嚴(yán)格參數(shù)范圍內(nèi)，可分解為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)三種基本形式。產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。4）導(dǎo)軌誤差，在機(jī)械生產(chǎn)過程中，各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系不在正確的運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)范圍而導(dǎo)致其運(yùn)轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生偏差，主要與在水平面內(nèi)（垂直面內(nèi)）直線度和前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）相關(guān)。這些機(jī)械性誤差存在，不僅使得機(jī)械不能在正確運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)生產(chǎn)，還容易使得機(jī)械生產(chǎn)精度大為減少。

2.2 定位過程中誤差

機(jī)械在生產(chǎn)過程中，往往需要一定的制作設(shè)計(jì)圖本，應(yīng)該充分考慮實(shí)際生產(chǎn)的中可能存在的不確定因素。須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)（或測(cè)量基準(zhǔn)），如果所選用的定位基準(zhǔn)（或測(cè)量基準(zhǔn)）與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。在生產(chǎn)過程中，基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)相對(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量。這樣的定位誤差，不僅影響了機(jī)械的加工實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)，更易導(dǎo)致大批量不合格產(chǎn)品生產(chǎn)，提高生產(chǎn)成本。

除此而外，還有其他定位制造模塊不準(zhǔn)確誤差。主要有如下及封面：1）定位元件本身不夠標(biāo)準(zhǔn)，其本身的精確度不高使得在操作過程中不夠精確。2）工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量。3）定位過程中，未能考慮機(jī)械運(yùn)動(dòng)的勢(shì)能變化，使其在加工過程中產(chǎn)生一定的運(yùn)轉(zhuǎn)偏差。

2.3 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大。這是因?yàn)闄C(jī)械在加工過程中往往受熱脹冷縮等因素影響，產(chǎn)生受力變形。

除此而外，機(jī)床部件剛度對(duì)工藝系統(tǒng)受力產(chǎn)生誤差。機(jī)床部件由許多零件組成，這些機(jī)床部件剛度測(cè)量又是較為困難，是一項(xiàng)全新課題。主要體現(xiàn)在：1）變形與載荷不成線性關(guān)系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。2）摩擦力所作的功和接觸變形功等于載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，隨著次數(shù)的不斷增多而變得有所差異。3）需要經(jīng)過一定的磨合次數(shù)才能夠達(dá)到使得加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零，符合機(jī)械加工要求。

2.4 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

機(jī)械在加工過程中，不僅受到相互摩擦的影響，且在摩擦的過程中產(chǎn)生一定的能量，使得生產(chǎn)過程中溫度不斷提高。而在工藝系統(tǒng)生產(chǎn)過程中，往往因機(jī)械的相互運(yùn)轉(zhuǎn)而形成一定的受熱變形。

根據(jù)相關(guān)資料顯示，工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的50% 70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。

3 提高機(jī)械加工精度的幾點(diǎn)思考

1）盡量減少原始中存在的誤差，即選用精度高、性能穩(wěn)的生產(chǎn)機(jī)械，以便能夠切實(shí)消除因人為的不必要錯(cuò)誤。

2）在加工過程中，應(yīng)該采取多元化的方式來轉(zhuǎn)移、均分或者均化原始誤差，要能夠根據(jù)機(jī)械加工過程中的不同情況，采取相應(yīng)的方式來消除誤差。

3）可采用小量生產(chǎn)試驗(yàn)的方法，可通過一定加工實(shí)驗(yàn)來注意觀察相關(guān)的數(shù)據(jù)變化，以此來發(fā)現(xiàn)誤差存在的原因，采取相應(yīng)的措施盡量減少誤差發(fā)生。

正如上所述，提高機(jī)械加工的精度，就是在減少誤差的過程中，應(yīng)該最大限度校正和減少原始誤差，同時(shí)根據(jù)誤差的原因探尋相應(yīng)的解決方法。這樣的運(yùn)用，不僅能夠使得產(chǎn)品生產(chǎn)過程更為精確，還能夠提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

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