浅析机械加工精度的影响因素及提高措施

浅析机械加工精度的影响因素及提高措施
,jd5[V3Ap;H0李晓云
|[3ww7R0(中航工业哈飞职教中心 黑龙江 哈尔滨 150000)中国论文网qe7?cIg
[摘 要]机械产品的质量与组成该机械产品的零件的制造质量密切相关，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中国论文网v!T+Ir+iq
影响机械加工工件的质量。本文研究了影响机械加工精度的因素及其具体的提高措施。中国论文网9G.`x P_y5T:bng
[关键词]机械加工 精度 影响因素 措施
&] {8hj cU0I#[ zE0机械产品是由各种不同的零件组合而成的，每个零件都对机械产品整体性中国论文网$SX4yz|Kb$@
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能的发挥起着重要的作用。零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿中国论文网4@.m!@1aq
命的基础。衡量机械加工质量的指标有两方面即加工精度与表面质量。
Ih-I T1y/D01. 加工精度的影响因素中国论文网O]@O Dmv
1.1 加工原理的误差中国论文网$mkBwQ| w#xg
加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工
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H1G0而产生的误差，如滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差，切削刃齿廓近似造形误

Xxf"Fr{$NU+}0差，由于制造上的困难，采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开
8liH;U}R0线基本蜗杆；由于滚刀刀齿数有限，实际加工出的齿形是一条折线，和理论的光中国论文网,pG?\+fN4U$Y-@
滑渐开线有差异。通过采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会带来
.vfcGoU'~&f0加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，提高生产效率，有时反而能得
$b2nV];~M vG"?0S0到较高的加工精度。因此，只要误差不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到中国论文网_7Zf(yPA8G|t
广泛的应用。
L&n3x[6R1d~"G01.2 机床构件的误差
O#eFY)_;c)d0机床是加工中刀具对工件进行加工运动的活动场所，工件的成型运动得益
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^4OR$U @0于机床的运行，这使得，机床的精度高低直接影响加工工件精度的高低。在机床中国论文网`w1L oS k!f-w+~W:~
制造误差中对工件加工精度影响较大的，主要有主轴回转误差、导轨误差和传中国论文网7l-z8n(X:g\
动链误差三种。工件的形状和位置精度主要受到主轴的回转误差直接影响，可
vX(y%P(D-h:~0分解为径向跳动、轴向跳动和角度摆动。在对不同表面加工的时候，由于存在误
0kRnT2X Z1y0f0差敏感方向，加工误差也随主轴的径向跳动而有所不同。例如，通过车床对外圆中国论文网"Q PK8N])Ra
或内孔加工过程中，主轴的径向跳动将引起工件的圆度误差，但对于端面加工
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{$X{!u/}FD;L0却未有直接的影响。车端面时，主轴的轴向跳动将造成工件端面的平面度误差，中国论文网"?N,f7lk&gh&r
以及端面相对于内、外圆的垂直度误差；车螺纹时，会造成螺距误差。主轴的轴中国论文网0` d*F J8rQb9R7qQ
向跳动对加工外圆或内孔的影响不大。主轴的角度摆动与主轴的径向跳动对加
'{.W9w.WkAz'@0工误差的影响较为相似。主要区别在于主轴的角度摆动除对工件加工表面的圆
,F!Tl+tI|8?]:y0度可能造成误差外，对工件加工表面的圆柱度也可能造成误差。机床的导向和
_ r2D2S,k;B7T(dA0承载作用均由导轨来承担，确定机床主要部件相对位置的基准和运动的基准也中国论文网&eubl4X8}
由导轨来完成。形状精度受导轨各项误差的直接影响较为明显。在被加工工件

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myv m2M'Qg0表面的法线方向上，导轨在水平面内的直线误差将被直接反应出来，对加工精中国论文网;C,Ir5wR
度的影响最大。导轨中国论文网]-Z\_b1fB
在垂直平面内的直线度误差虽然对加工精度产生影响，但影响很小，可忽中国论文网1ID
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略不计。前后导轨的平行度误差致使工作台在运动过程中产生摆动，刀尖的运
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aA.r_*g0动形成一条空间曲线，它使得工件形状发生变化。中国论文网4ucqH(s"V` X
1.3 工序调整误差
Bt$G8Hx i-j0在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差一次调整后存在的误差对中国论文网Y"fW*O9rW3_ah
这一批零件的影响不变。但大批量加工中存在多次调整，不可能每次完全相同。中国论文网I`A+K9G%I
对全部零件来说，每次调整误差为偶然性误差。机床调整误差可理解为零件尺中国论文网iD+~)`!Eq-Fpd
寸分布曲线中心的最大偏移量。
?DX0kZ01.4 工序的受力变形
5r-V_ Jy;iC(N0工艺系统加工中受到的力有：切削力，传动力，惯性力，夹紧力，重力等。工
L Cw:u8h-J$QH-[#G0艺系统在这些力的作用下，将产生相应的变形。这种变形将破坏切削刃和工件中国论文网q|7nd'm+{)I8v8v
之间已调整好的正确的位置关系，从而产生加工误差。工艺系统的刚度对加工中国论文网^+IO1twe"W
精度的影响归纳起来为下列常见形式：由于受力点位置的变化而产生的工件形
Mh^"g2DP0状误差；误差复映；毛坯材料硬度不均匀使切削力产生变化，工艺系统受力变形
XD5UC"OXX$w0随之变化而产生加工误差；工艺系统中其它作用力使工艺系统中某些环节受力
m.iW2}H9I G0变形而产生加工误差。
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|;rF01.5 工序的受热变形中国论文网z ^n6GGK
机械加工中，在各种热源的共同作用下，工艺系统容易产生一定的热变形。
"u0Cp#SXR]p^0工艺系统各部分的变形产生差异主要是由各个环节的材料和结构有所不同，工中国论文网2B|` {K0Jm1_A
艺系统热源分布的不均匀性所导致的。其中热变形引起的加工误差中精密加工
.G.Nzm`6}([4~(V0占总加工误差的十分之四到十分之七左右。由于热源的影响，机床各部分的温中国论文网 bJC"@7?f]6k]
度会有所变化，热源分布的不均匀和机床机构的复杂性，机床的各部件发生不中国论文网3R,[Pn \^s
同程度的热变形，机床原有的各部件之间的相互位置关系被破坏，加工精度受
e&}vy\t(C Na0到影响。不同类型的机床由于热源不同，对加工精度影响也不同。刀具的尺寸和
K:I'grPt0热熔量都较小，这使得切削加工过程中虽然掺入道具的热量较小，故而对刀具
$y*\'aEIX;p]!L0来说，同样会产生重要的影响，如刀具热伸长，刀具热变形等，导致加工精度受中国论文网ZU1F
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到影响。进行粗加工时加工精度受刀具热变形的影响可以忽略不计，但对于某
"B9o Q u.PA*?!}xS0些高精度的零件，刀
C&K D.@NDN0具的这种热变形带来的影响却是巨大的，对加工表面造成形状误差。中国论文网K]lD7g
2.机械加工精度的提高措施中国论文网o0I x Z}#`
2.1 加大科技投入力度
5@1Ee.hkX4D0在针对影响加工精度的各种原因进行充分分析的基础之上，加大科技投入
Kxg,w'F*K!m b0和研发资金，针对各个环节所造成的误差，通过研究创造新工艺、新手段、新方
${qD(_vT/PN.n3J0法等措施，来努力提高加工精度。
jWD$d*B2z02.2 实时补偿控制
{8lB\&vZ^0补偿控制技术主要应用在传动精度要求很高的机床中，其补偿控制装置由
4h-RjFX Fh0校正尺及接收附加运动的螺母等组成。补偿控制装置简单可靠，但补偿精度依中国论文网7oh~$X-Q8y2`
赖于校正尺的制作精度，另外校正尺的调整也比较复杂。在数控机床上都采用中国论文网#x.}:R)? Ukef
软件补偿，事先测量好的误差数据放在数据表中，数控系统在完成每一次精插中国论文网2YYS@ g6G3u/U
补后，根据坐标位置从数据表中查找误差补偿值，据此控制坐标轴附加的运动。
#crM!v%~f][.S0软件补偿实现起来较简单，误差数据随时可以修改调整。实时补偿控制是通过
-h3W`GH9tR0高精度测量装置在加工过程中定时采集误差数据，根据误差的方向和大小由补

k{T2`qakf#x t0偿控制装置控制刀架走一个微量位移。实时补偿控制采集的是当前状态下的实中国论文网.I&S:fFd^6^"s"n
际误差，虽然补偿装置的机枕惯性使补偿的位置会稍微滞后，但补偿精度仍然中国论文网V k_Tm`wEpz
比较高，实时补偿控制的缺点是补偿装置复杂且调试相对困难。中国论文网Q4ew'c8Z9B9`5fD
2.3 降低原始误差中国论文网"sar `gd]g
努力提高机床的几何精度和量具、夹具的精度，进一步降低工艺的系统受
-ux9D,Z T|0力、磨损变形、以及内应力等方面，所造成的原始误差。要具体问题具体分析，针中国论文网V&BK7GN!k%T{{
对导致加工各项误差的原因不同进行分析，有针对性的采取各种不同的具体措
aeg6F-rq|h0施解决主要的原始误差，提高机械加工的精度。对于精密零件的加工应尽可能中国论文网5[u:C^$c ff@5?
提高所中国论文网/l z^!E$OD6T Vc/?
使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零中国论文网6YRl1U2L4H(j
件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。
3C[!w"DVK02.4 预防和转移误差
q d1F-w"ay X0将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去，各种原始误差反
x+gCU(J5}0映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向有关系。在加工中设法使中国论文网:| ?,u-F/xV
其转移到加工误差的非敏感方向可提高加工精度。如对具有分度或转位的多工
"Ja%e:P^}0位加工工序由于分度转位的误差将影响零件有关表面。减少误差源或改变误差
xA6~Q*d/nL0源至加工误差之间的数量转变关系常用的方法有：直接减少原始误差法、误差中国论文网 ^]B(h}'?|
转移法、采用先进工艺和设备法、误差分组法、就地加工法和误差平均法等。实中国论文网O8z-K
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践与分析表明，精度要求高于某一程度后，利用误差预防技术来提高加工精度中国论文网(rnz3Hz
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所花费的成本将成指数增长。平时机床导轨的保养工作要一丝不苟的完成。当中国论文网D)fgS9u0m5u$f[
加工结束以后，必须把床身清理干净，然后再用干净抹布拭擦导轨面直至无污中国论文网gF3W'l$nT
物，最后加上机油，以避免锈蚀，机床的正确安装和在加工时速度的合理控制都
-TX#`&eqaY0能减小加工误差。中国论文网t.?%pX^ T?b
3.结语中国论文网q7G-gn"O"v}I
要有生产出高质量的的机械零部件，就必须努力提高机械加工精度，尽量
}l%g-ICZG#Wpi0避免加工误差。现在我国机械加工生产领域还存在很多问题，我们在了解加工
Z~ aAMrH-A{0误差产生的原因后，在掌握消除和减少加工误差方法的同时，要在加工零件过
)l5EQLJuyO7kn0程中认真总结分析产生误差的因素及原因，在工作实践中解决问题。
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}fLH0参考文献中国论文网/`Au/LL4V,F;fD;|
[1] 郑修本，机械制造工艺学[M]，机械工业出版社，2004.
.d)S"L&M%r0[2] 李华，机械制造技术[M]，高等教育出版社，2000.