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機(jī)械加工精度提升工藝措施論文
摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，我國的機(jī)械加工技術(shù)也在日益革新，工件加工的質(zhì)量直接影響著工件的質(zhì)量，對工件影響最大的就是加工精度。然而在機(jī)械加工的過程中，難免會出現(xiàn)一些問題影響到工件的精度。所以，要不斷完善加工工藝，減少因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備造成的誤差或者人為操作的錯誤，提高機(jī)械加工精度。本文對影響機(jī)械加工精度的原因進(jìn)行分析，并提出一些提升加工工藝的措施。
關(guān)鍵詞：機(jī)械技工技術(shù)；加工精度；加工工藝
通常情況下，人們認(rèn)為機(jī)械加工精度等同于機(jī)械的準(zhǔn)確度，但是事實(shí)上并不是如此，機(jī)械加工精度是指在機(jī)械加工之后，零件的實(shí)際幾何參數(shù)必須符合圖紙?jiān)O(shè)定的理想數(shù)值，一般是零件的幾何參數(shù)和理想數(shù)值之間的誤差越小越好，在幾何形狀的精度、尺寸的精度以及相互位置的精度等方面也要相得益彰。因此，為了減少誤差，謹(jǐn)慎的操控工作在實(shí)際的工作過程中非常重要。
1機(jī)械加工精度的概念
機(jī)械加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。尺寸精度指的是機(jī)械加工后零件的現(xiàn)實(shí)尺寸和零件尺寸的吻合程度；形狀精度是機(jī)械加工后的零件的實(shí)際幾何形狀和理想的幾何形狀的相符程度；位置精度是指機(jī)械加工后的零件表面之間的實(shí)際位置與理想位置的相符程度。在同樣的生產(chǎn)方法和條件下加工的一批零件中，因?yàn)橐恍┰�，零件的尺寸、形狀和相互位置難免也會存在一定的加工誤差，但是要在滿足要求的公差范圍內(nèi)，同時，也要采取合理的措施提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量。
2影響機(jī)械加工精度的因素
2.1定位誤差。第一，基準(zhǔn)不重合造成的誤差。設(shè)計基準(zhǔn)在機(jī)械加工中指的是在零件圖紙上確定零件某個表面尺寸和位置的基本標(biāo)準(zhǔn)，工序基準(zhǔn)是指在工序圖中用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸和位置所依據(jù)的基本標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)械加工的過程中，基準(zhǔn)對產(chǎn)品有著直接的影響，所以，必須要選擇工件上的相關(guān)幾何要素作為加工時的定位基準(zhǔn)，誤差的大小受定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)的尺寸變化量影響，通常情況；下，尺寸變化量越小，誤差也會越小。下面是定位誤差計算中的合成法計算公式：△D=|△Y±△B|，公式中，△D是定位誤差；△Y是基準(zhǔn)位移誤差；△B基準(zhǔn)不重合誤差[1]。第二，定位副制造不準(zhǔn)確造成的誤差。工件定位面和夾具定位元件這兩部分構(gòu)成了定位副，這兩部分產(chǎn)生的誤差會導(dǎo)致定位副產(chǎn)生誤差。按一般情況來說，夾具定位元件的實(shí)際尺寸是允許在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)波動的，不可能按照基本尺寸的生產(chǎn)的非常的精準(zhǔn)。出于定位副制造的不精準(zhǔn)和定位副之間的配合間隔造成的工件最大的位置變化量，被稱為定位副制造不準(zhǔn)確造成的誤差。圖1是一種夾具定位測量的示意圖。2.2刀具的幾何誤差。刀具是機(jī)械加工中直接應(yīng)用于工件塑性的工具，也是加工過程中最重要的工具，不同的刀具種類、質(zhì)量對加工精度的影響也不同，如果刀具的種類和材質(zhì)和工件不相符，對刀具的磨損會比較嚴(yán)重，從而造成零件的加工精度。而且，定制刀具和成型刀具的尺寸誤差會分別影響到工件的尺寸精度和工件表面的形狀精度。另外，夾具定位不準(zhǔn)確，不注意緊度和密度，安裝的時候有錯誤等等都會影響夾具對零件的加工精度[2]。2.3加工的原理誤差。機(jī)械加工過程中的原理誤差可以分為兩種，一是采用相似的加工方法。為了使工件表面達(dá)到要求，一般需要在工件或者刀具的運(yùn)動之間創(chuàng)建一定的聯(lián)系，如果這時采取了完全符合理論的標(biāo)準(zhǔn)的加工原理很有可能會造成機(jī)床或者夾具操作復(fù)雜，工作任務(wù)繁重，不能達(dá)到較高的加工精度。二是采用相似的刀具輪廓。在應(yīng)用成形刀具加工復(fù)雜曲面的時候，刀具的刀刃口是不可能完全符合理論曲線的輪廓的，這時一般會采用簡單相似的線型，比如直線或者圓弧來代替理論曲線，這樣一來就會產(chǎn)生加工原理誤差[3]。2.4工藝系統(tǒng)受熱變形造成的誤差。在機(jī)械加工的過程中會有大量的熱量產(chǎn)生，工藝系統(tǒng)受熱指的是三個方面：一個是機(jī)床受熱，機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中溫度比較高，溫度過高的情況下就會導(dǎo)致機(jī)床內(nèi)部的部件磨損程度加快，并且在這個過程中各部件很有可能偏離原來的位置，引起加工工件精度的誤差。二是刀具受熱引起變形，刀具在工作的過程中受高溫的影響，從而使其的鋒利性和堅(jiān)韌性有所下降，影響零件的表面切割。三是工件受熱變形，受熱工件在加工后冷卻到室溫時，尺寸大小會產(chǎn)生誤差，當(dāng)工件受熱不均勻的時候，加工冷卻后會造成外形誤差。因此，在受熱的情況下，對加工工件的影響比較大，特別是在非常精密的加工或者大型工件的加工中，會有更嚴(yán)重的影響。2.5工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差。工藝系統(tǒng)受力變形會產(chǎn)生誤差，通常是由一下幾個方面引起的：一是機(jī)床部件的剛度不夠；二是工藝系統(tǒng)的剛度對加工工件精度的影響；三是工件的剛度不足；四是刀具的剛度不足。所以，減少工藝系統(tǒng)變形，必須提高工藝系統(tǒng)的剛度。2.6機(jī)床的誤差。一般情況下，機(jī)床在制造、安裝和使用的過程中都難免會出現(xiàn)誤差，但是不會影響機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些誤差就叫做機(jī)床誤差。對加工精度造成的影響比較大的有兩種：第一種是主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差，主要包括其徑向圓跳動和軸向竄動或者擺動，對零件加工的精度有很大的影響。第二種是導(dǎo)軌誤差，在導(dǎo)軌的制造和安裝過程中都會產(chǎn)生誤差，或者是導(dǎo)軌的不均勻磨損引起的誤差[4]。2.7調(diào)整預(yù)測量誤差。通常在機(jī)械加工的過程中，對工藝系統(tǒng)需要不斷地進(jìn)行調(diào)整，這些調(diào)整工作不準(zhǔn)確很有可能會造成調(diào)整誤差。當(dāng)工藝系統(tǒng)的原始精度達(dá)到工藝要求但是沒有考慮到動態(tài)因素的時候，加工精度會直接受調(diào)整誤差的影響，為了減小誤差，需要嚴(yán)格規(guī)范測量的方法和量具的精度，對加工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合性的考慮。2.8工件殘余應(yīng)力造成的誤差。金屬一旦出現(xiàn)不均勻的體積變化，就會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，如果零件的殘余應(yīng)力處于某種不穩(wěn)定的狀態(tài)，就會影響其內(nèi)應(yīng)力(不受外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力)，加工精度也會受到影響[5]。為了減小實(shí)際運(yùn)作中所造成的磨損程度，適當(dāng)?shù)臒崽幚砟苁构ぜ暮穸群晚g度變化均勻，零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會趨于平衡。
3提升機(jī)械加工精度的措施
3.1掌握現(xiàn)代化的加工技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在機(jī)械加工企業(yè)中數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床是要求技術(shù)工人熟練掌握計算機(jī)技術(shù)與軟件操作技術(shù)，對加工過程中每一個環(huán)節(jié)的幾個參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，如果出現(xiàn)誤差，應(yīng)該將檢測到的誤差的方向和程度作為依據(jù)，建立誤差的微量位移，從而對誤差進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償，提高加工的效率與質(zhì)量[6]。這種技術(shù)在控制誤差方面非常有效，有著明顯提高加工精度的作用。但是也存在缺陷，就是會受補(bǔ)償裝置慣性的影響，造成補(bǔ)償停滯或者落后。3.2減小原始誤差。減小原始誤差要從以下幾個方面實(shí)現(xiàn)：提高機(jī)械加工過程中使用的機(jī)床的幾何精度，以及量具、工具和夾具的精度；減少因刀具磨損、受熱受力變形、內(nèi)應(yīng)力造成的變形、工藝系統(tǒng)受力和測量等等產(chǎn)生的誤差；更深入的分析產(chǎn)生各種原始誤差的原因，并且采取具有針對性的措施進(jìn)行處理，從而達(dá)到減少誤差，提升加工精度的目的。另外，當(dāng)加工精密零件的時候，應(yīng)該最大程度的提高機(jī)床的幾何精度及其剛度和韌度，有效控制在加工過程中出現(xiàn)的受熱變形[7]。3.3補(bǔ)償原始誤差。工藝系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些原始誤差，一般是采取補(bǔ)償原始誤差的方法進(jìn)行控制因誤差給零件加工帶來的影響。在實(shí)際操作中主要有兩種補(bǔ)償原始誤差的方法：一是誤差補(bǔ)償法，指的是用人為的方法制造出一些新的原始誤差，來補(bǔ)償原來的工藝系統(tǒng)中的誤差，但是二者需要大小相等，這樣來達(dá)到減少誤差，提高加工精度的目的。二是誤差抵消法，指的是通過利用一些原始的誤差，部分或者全部的抵消原來的原始誤差或者另外一種原始誤差，但是也需要和原來的原始誤差相等。3.4轉(zhuǎn)移誤差。轉(zhuǎn)移誤差在實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)中的誤差，一般是尺寸誤差，包括受力變形和受熱變形等等。轉(zhuǎn)移誤差在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛，如果機(jī)床精度達(dá)不到零件加工精度的標(biāo)準(zhǔn)，最常用的方法不是盲目的提高機(jī)床精度，而是在工藝系統(tǒng)上向解決的辦法，創(chuàng)造一些有利的條件，把機(jī)床的幾何誤差向不影響加工精度的方向轉(zhuǎn)移。另一種情況是如果確保磨削主軸錐孔和軸徑同軸度，不能單單靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度，而是要依靠夾具來保證。當(dāng)用浮動連接工件和機(jī)床主軸后，就說明機(jī)床主軸的原始誤差已經(jīng)被轉(zhuǎn)移了。另外，可以加強(qiáng)對機(jī)床的控制，做好定期保養(yǎng)和清理機(jī)床導(dǎo)軌，以及做好機(jī)床的安裝、維修工作，來提高機(jī)械加工的精度[8]。3.5均化或分化原始誤差。采用均化或分化原始誤差，可以提高一些零件的加工精度，對配合精度要求較高的零件表面，常常使用研磨工藝。誤差均化法就是在與工件相對運(yùn)動的過程中對工件進(jìn)行少許切削，把高點(diǎn)逐漸消磨掉，使工件表面的誤差不斷地減小，最終使工件達(dá)到高精度的要求，實(shí)質(zhì)上就是把一些有密切聯(lián)系的表面進(jìn)行互相比較和檢查，在它們之間找到差異，然后把它們互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工或者修正。分化原始誤差法，是將誤差反映規(guī)律作為依據(jù)，把工序的工件尺寸或者毛坯經(jīng)過測量按照大小分為若干組，每一組工件的尺寸在原來的基礎(chǔ)上縮小，縮小的范圍根據(jù)分的組數(shù)確定，然后按照各組的誤差范圍調(diào)整刀具相對工件的正確位置，使其尺寸分散范圍中心基本保持一致，從而縮小整批工件的尺寸分散范圍。3.6就地加工。對于一些很重要的工件表面，在裝配前不進(jìn)行精細(xì)加工，裝配后在對其自身使用的機(jī)床進(jìn)行精細(xì)加工，這種加工方式就是就地加工。就地加工的方法操作簡單，沒有繁瑣重復(fù)的操作程序，而且適用范圍比較廣泛，能夠從整體上控制誤差，從而使整體達(dá)到最小誤差，在整體上提高機(jī)械加工的精度[9]。
4結(jié)束語
通過上文對影響機(jī)械加工精度的原因以及相應(yīng)的提升加工工藝的措施的探討可以得出以下結(jié)論：在機(jī)械加工過程中，難免會出現(xiàn)各種因素影響著零件加工的精度。當(dāng)出現(xiàn)誤差的時候，要深入的分析產(chǎn)生誤差的原因，對于一些無法避免的誤差，可以通過提升加工工藝將誤差縮小到最小的范圍內(nèi)。而對于一些可控的影響因素，可以通過提高技術(shù)和完善管理等手段，提高零件加工的精度。機(jī)械加工精度對機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)械加工企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的作用。所以，提升機(jī)械加工工藝，做好相關(guān)的工作是勢在必行的。
參考文獻(xiàn):
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