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影响机械加工精度的相关因素

摘要:机械加工的精度是影响产品质量的最关键因素,尤其是精密仪器的制造对精度的要求更高。围绕加工精度展开讨论,介绍概念、影响加工精度的因素,给出提升精度的有效措施。

关键词:机械加工;精度;措施

1加工精度概念、重要性介绍

1.1定义概述

(1)精度和误差都是评价机械性能的重要指标,在孔、轴等的加工中,需要严格按照公差等级。公差等级也是精度高低的重要体现,精度越高公差数值越小。机械加工的误差只能被不断缩小,并不能完全消除。精度是将加工好的机械几何参数与设计图纸比较而得出的,精度包括机械的表面尺寸,需要将其与设计基准对比,在基准允许的范围内波动,精度则达到要求;形状精度,如圆柱度、直线度等,严格控制形状精度可以有效保证机械形状的质量;位置精度,这是和基准平面作比较得出来的,平行度、垂直度等都是位置精度。(2)加工时不仅需要按照各项标准进行操作,还要考虑加工时的具体情况。在标准允许的范围内,做出相应的调整。精度的提高意味着生产成本的增加,在提升精度时要根据工厂的实际情况制定合理加工方案,确保以最小的成本投入取得最大的精度提升。随着科技的发展和进步,我国的机械加工行业引进了很多先进的技术和生产设备,在缩小加工误差的同时有效提升机械质量,企业也可获得较大的经济效益。

1.2加工精度提升带来的好处

机械加工的目的是为了能够更好的服务社会,尤其是零件的加工精度。作为机械设备的主要组成部分,零件的精度决定着机械的质量。加工精度达不到要求,很可能在机械组装过程中出现零件不配套的现象。为保证机械组装过程的顺利,必须提高机械的加工精度。精度的提升可以使机械在后期投入使用时更加顺畅,零件之间的磨损会减少,从而使得机械有较长的使用寿命。相关企业对机械的维修投入会减少很多,工厂的生产效率大大提升,企业的经济效益显著增加。此外对机械加工精度的提升,是顺应现代社会和国家发展需求的,因此对加工精度的提高势在必行。

2降低加工精度的主要原因

(1)原理误差。此种误差产生的原因是加工过程中未使用规定的加工设备,而是用其他原理相似的设备代替的。例如,滚齿加工时,有的工厂对滚齿的制作水平还未达到标准要求,就会造成滚刀误差。滚刀误差表现为两方面,一是齿廓造型使用的并不是标准的渐开线基本蜗杆法,此方法加工滚齿的难度过大。工厂通常会用其他方法代替,从而导致误差。二是近似成形法制造出来的滚齿,其表面不是特别光滑。滚刀齿数的限制,使得制造出来的齿形呈现出折线状态。该种误差在实际生产过程中是允许存在的,可对机床的制造工序和刀具起到很大的简化作用,可有效加快制造速度。(2)回转误差概述。该误差是机床主轴产生的,其相当于基准,对工件、刀具的安装有着一定的指导作用。安装完成后,主轴会带动工件、道具等做相应的回转运动,回转运动中就会出现误差。在回转运动中,轴线可能会出现变动,轴线的变动范围若超出允许值,就会造成较大的加工误差。径向运动、轴向运动和角度的偏摆共同组成回转运动,因此导致加工误差的原因很多。主要表现在:轴本身就存在误差,如同轴度、绕度等不达标,这会影响轴的径向运动的精准程度;轴肩、轴承的端面与轴的垂直度不够,会对轴向运动产生较大影响。此外,机械加工方式的变化,产生的回转误差的大小各不相同,因此需要根据工厂生产的实际情况,选择合适的加工方式。(3)刀具、夹具导致加工误差。通常刀具、夹具对精度的影响是很小的,几乎可以忽略不计。但对于设定尺寸的刀具,其存在的误差会在制造过程中传给零件。成形刀具对零件精度的影响表现在加工面上,零件表面的形状精度会出现明显变化,且相对于基准位置出现偏差。夹具是固定零件毛坯的工具,在制造过程中极易被磨损。若不及时更换夹具,零件的原有定位会出现误差,机床各部位的相对位置也会产生变动,很多误差累积在一起使得成形零件的精度大大降低。(4)导轨和传动链对加工精度的影响。导轨的主要作用是承载压力和加工导向,也能对机床各部位零件进行定位。在直线加工中,工件表面法线和导轨运动轨迹偏差过大,会导致较大的加工误差。平行误差的存在会使机床工作台出现剧烈摇摆现象,这会导致刀尖偏离原有轨迹,从而影响加工精度。传动链的作用是将各个传动系统连接在一起,若在组装过程中没有严格控制装配精度,齿轮传动、蜗杆传动等系统传动时磨损会非常严重,对整个机械的质量和使用寿命都是极为不利的。(5)温度升高引起加工误差。温度升高是机械加工过程中常见的现象,在大型零件的加工中,产生的热量不会对成形零件产生很大影响。但在精密、复杂零件的加工过程中,散发热量的多少是技术人员必须高度重视的问题。有些零件的加工材料受温度的影响较大,机床单位时间内的散热量若小于加工的产热量,零件就会在热量的作用下发生形变,从而出现较大的形状误差。若想改善这一问题,必须将产生的热量控制在相对平衡的状态。(6)定位不准导致加工误差。产生定位误差的原因有2种:基准未重合在一起。其又分为设计和加工基准,前者是零件加工前设计人员规定的,后者是实际加工中确定的。若进行机械加工时未按照设计图纸选择相应的基准位置,设计基准和加工基准就不能重合在一起,两者相差的角度大小就反应加工误差的大小;定位副自身问题。组成定位副的是加工面和夹具,夹具的制造误差若超出规定的公差范围,在定位加工面的时候不够准确,两者之间的配合间隙增大,会产生较大的加工误差。(7)受力导致加工误差。工件受力体现在2个方面:工艺系统和零件的内应力。前者系统具有弹性,受到较大的外力作用时变形位移也逐渐增大,工艺系统的刚度越小,抵抗外力的能力就越差。系统的变形位移增加,刀具和工作面之间的相对位置也会发生变化。若将加工过程中的切削力、夹紧力等维持在相对平衡的状态,可有效减少弹性系统的受力。成形零件中残余应力又被称为内应力,零件内部的体积变化不规律是出现内应力的主要原因。做到零件的结构对称、厚度均匀就能有效减少内应力,对零件内部的组织结构起到一定的保护作用。

3提升精度的有效方法

(1)直接法。该方法在目前的生产加工中经常用到,即直接检查加工设备和工艺过程,对其进行分析找到误差出现的环节,针对产生误差的环节和部位制定具体的改进方案。如夹具误差,因夹具的严重磨损而导致较大误差,对此可以缩短更换夹具的周期,以解决夹具加工时带来的误差。长度较长的轴在车削时,夹具、刀具以及工作面的摩擦都会产生很多热量,在弹簧后面安装顶尖能够很好的平衡产热量和散热量。由此可见直接法能够取得很好的精度提升效果。(2)补偿法。该种方法与直接法有着本质的区别,补偿法从相反的方向对加工精度进行提升。针对某种加工误差,技术人员会人工制造出新的误差,通过原有误差和新误差的混合抵消作用,可实现对误差的合理控制。此种处理方法对原来的误差并未进行直接改善,使用补偿法抵消原有加工误差时,工作人员必须对原有误差进行深入了解,掌握其发生的原理。在此基础上才能使用补偿法有针对性的提升加工精度,若对原有加工误差知之甚少,盲目的用补偿法消减误差,可能会起到相反的作用。(3)转移法。通常零件加工过程中,误差出现的部位都很敏感。转移法的本质就是将敏感部位的误差转移到非敏感方向,以此达到提升加工精度的目的。在实施时需要综合分析加工现场的情况,再决定转移的部位。可根据误差对精度影响的高低程度,可将其进行分类,按照误差类型、产生机理分组再逐组解决。(4)实时补偿。该方法的实现需要建立在对加工过程的实时监控上,且对机床各部位的变化进行记录。通过动态的数据分析,对出现误差的部位及时调节,达到控制误差的目的。该种方法需要成套的监测设备,成本投入大,实际生产中很少有企业选择这种误差控制方式。

4结束语

机械加工过程中,误差的出现是必然现象,完美的加工过程是不存在的。将误差范围缩小,提升加工质量和精度,以目前我国的科技水平还是可以做到的。误差是影响加工精度最直接的因素,将误差控制在合理范围内,加工精度能够得到很大的保证。近年来我国在误差处理技术的研究上已取得很大进步,而更有效的控制方法还有待进步探索。

参考文献

[1]丁辉,张强.机械加工精度影响因素探讨[J].科技信息,2013(6):126.

[2]李文博,梁秋艳,郑祥东.机械加工精度的影响因素及提高措施探讨[J].中国设备工程,2017(8):142-143.

[3]于阳.机械加工精度的影响因素及提高加工精度的途径[J].现代制造技术与装备,2014(2):30-31.

作者:樊强博 单位:西安航天新宇机电装备有限公司

 

  发布时间:2019/4/11 8:47:03  阅读人次