影響機械加工精度因素及改善對策論文
摘要：隨著科技進步、社會向前快速發(fā)展，機械工業(yè)在全球工業(yè)化進程中越發(fā)重要，對機械加工過程中的加工精度也要求越來越高。機械加工精度影響項目的整體質(zhì)量，因此掌握機械加工精度的影響因素十分必要。本文介紹影響加工精度的幾種主要因素，結(jié)合實踐經(jīng)驗，針對性地總結(jié)了提高加工精度的具體對策。
關(guān)鍵詞：加工精度;因素;對策;機械工業(yè)
機械加工精度是指項目產(chǎn)品在加工過程中實際加工的幾何參數(shù)（尺寸、位置和形狀）和理想的幾何參數(shù)之間的精度程度值。產(chǎn)品實際幾何參數(shù)和圖紙理想幾何參數(shù)之間的數(shù)值差距越小，意味著產(chǎn)品的加工尺寸精度越高。在現(xiàn)實加工過程中，由于人工、機械等因素，會對產(chǎn)品加工過程中最終的尺寸造成一定影響，使得產(chǎn)品在加工過程中出現(xiàn)誤差不可避免。然而，加工誤差直接影響加工成本和產(chǎn)品的可靠性。因此，減少加工誤差，提高加工精度，刻不容緩。
1機械加工精度影響因素
機械加工精度直接影響零件的后期使用。零件的加工精度是由加工過程中的尺寸、形狀、相對位置決定的。在實際機械加工過程中，有很多因素能夠影響機械加工精度。經(jīng)過總結(jié)，對機械加工精度造成影響的常見因素有以下幾種。
1.1工藝系統(tǒng)誤差
產(chǎn)品加工過程中，機床為加工產(chǎn)品提供動力，機床的精度直接決定零件加工精度。機床決定零件加工誤差的主要部件有導軌、主軸、傳動裝置等。主軸產(chǎn)生的誤差可稱為回轉(zhuǎn)誤差，是一項綜合性誤差，是指主軸在旋轉(zhuǎn)過程中回轉(zhuǎn)線相對于理論回轉(zhuǎn)線的誤差。誤差通常表現(xiàn)在軸向竄動、徑向圓跳動以及純角度擺動幾種情況。導軌是實現(xiàn)刀具和工件相互之間進行直線運動的一個部件，也是保證刀具和工件之間相對位置的一個重要部件，其精度的高低決定著零件加工精度。導軌影響零件加工精度的主要因素有導軌之間的水平面的直線度、垂直面的直線度、前后導軌的平行度以及與主軸軸心之間的平行度。刀具的幾何誤差也會給產(chǎn)品加工中的精度造成一定影響。機械加工過程中，刀具的磨損、硬度不合格或是角度不合適，都會影響零件的加工精度。在不同加工技術(shù)中。使用刀具的型號不同也會影響零件加工結(jié)果。機床夾具制造的幾何尺寸和質(zhì)量、安裝的精度以及加工過程中夾具對零件的性能，都能夠影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。例如，銑復合加工中心中導軌精度，有縱向?qū)к壪颉M向?qū)к壪蚣按怪睂к壪�。各導軌本身存在制造誤差；運動過程中，各導軌之間還存在相對運動誤差。無論導軌為哪一種形式，在實際加工中，總是存在著六個導向誤差。導軌的導向誤差是指導軌副的運動件實際運動方向與理論運動方向的偏差值[1]。以縱向?qū)к墸ㄏ颍槔U述機床導軌的六個導向誤差。當沿軸移動時，會存在沿三個方向的移動誤差，如圖1所示。其中，一個為導軌在水平面內(nèi)相對于基準軸線的直線度誤差造成的，一個為導軌在垂直面內(nèi)相對基準軸的直線度誤差造成的。
1.2加工工藝原理誤差
加工原理誤差是指在加工產(chǎn)品過程中由于選擇的加工方法或計算方法致使產(chǎn)品加工出現(xiàn)的誤差[2]。加工原理誤差一般出現(xiàn)在類似使用近似的計算加工方法中。例如，車削模數(shù)蝸桿時，可以通過配換齒輪進行加工。根據(jù)加工原理，渦輪的螺距值是mπ。但是，在加工過程中，機床配換齒輪的齒數(shù)有限，只能將π取近似值，使得刀具在加工零件成型過程中造成加工誤差。又如，平常用齒輪滾刀加工的方式加工漸開線齒輪，為了方便，滾刀的制造一般采用其他蝸桿代替漸開線基本蝸桿，使得加工出來的齒輪齒形都存在一定的誤差。
1.3零件加工受力變形誤差
在機械加工過程中，零件在裝夾、高速運轉(zhuǎn)以及加工過程中會受力和受熱，致使零件發(fā)生形變。產(chǎn)品加工過程中發(fā)生變形，一定程度上會破壞工件和影響刀具之間的正確位置。同時，工件在發(fā)生形變的過程中，自身內(nèi)部的應力也發(fā)生改變，使得工件在加工完成后，產(chǎn)品的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響工件的加工精度。工件表面溫度的改變，還會影響加工過程中的刀具及車身的硬度和剛度，致使刀具等零部件在加工過程中發(fā)生誤差，從而導致零件加工過程出現(xiàn)誤差。
1.4加工工藝誤差
傳統(tǒng)的加工過程中，操作員在對機床進行操作時，加工精度會受個人主觀原因及操作不規(guī)范因素的影響。加工精度也與操作員的技術(shù)水平息息相關(guān)。隨著社會的發(fā)展，數(shù)控機床開始在機械加工過程中廣泛推廣運用，但機床操作步驟還需要通過程序編制、伺服驅(qū)動機構(gòu)、位置檢測、數(shù)控裝置來完成。只要這些步驟不準確，就會導致產(chǎn)品在加工過程中產(chǎn)生誤差。同時，加工工藝系統(tǒng)會出現(xiàn)熱變形。發(fā)生熱變形的原因有以下三種：（1）刀具的熱容量和體積都較小，使熱量集中在切削部位，較高的溫度對工件造成影響；（2）機床長時間運行成為熱源，而機床結(jié)構(gòu)復雜、散熱不均勻，使機床各部位的溫度不同，產(chǎn)生的變形也不同，最終導致誤差；（3）工件在加工過程中由于摩擦或其他外因作用變熱，產(chǎn)生加工誤差[2]。
2提高機械加工精度的對策
機械加工過程中，影響零件加工精度的因素有很多，且這些因素不可避免。但是，可以通過減少加工誤差來提高零件的加工精度。
2.1提高機械加工設(shè)備精度
機械設(shè)備精度的高低直接決定產(chǎn)品的`加工精度。提高機械設(shè)備幾何精度，能夠很好地控制機械加工誤差。一方面努力提高機床的質(zhì)量，針對性地選擇高精度的刀具、導軌、夾具等零部件的機床。在加工過程中，要常檢查機床零部件的精準度，如刀具鈍化、損壞等，保持加工過程中各機床設(shè)備零部件的精確度[3]。另一方面，需要在安裝加工部件的過程中注意安裝的精準度，并在機械加工過程中，注意各加工部件與零件之間的位置變化，及時調(diào)整加工過程中因外界因素出現(xiàn)的工件和零件之間的位置變化，從而控制機械加工的精確度。
2.2減少加工原理誤差
減少加工原理誤差，就是要改善加工過程中所選擇的加工方法或計算方法，以此提高零件的加工精度。加工前，需對可能產(chǎn)生的加工原理誤差的原因和原理內(nèi)容進行分析和總結(jié)�；鶞蔬x擇對機械加工的精確度非常重要，直接決定機械零件加工的精度。在機械加工前，要選擇精確的定位找準方法，保證設(shè)計基準和工序基準的重合一致性，從而大大提高零件加工精度。零件變形存在機械加工的整個過程，且往往不利于保證加工精度。要想提高零件的加工精度，必須要減少加工零件過程中的零件變形量。在零件加工過程中，可以通過調(diào)整機床夾具、刀具與零件之間的距離以及加工速度、加工深度，控制機械加工過程中所產(chǎn)生的切削力、離心力、夾緊力以及加工溫度的方法，總結(jié)經(jīng)驗，尋找最佳的零件加工工藝方法。
2.3減少加工工序誤差
減少加工工序誤差是根據(jù)以往機械加工過程中的誤差經(jīng)驗和相關(guān)規(guī)律，對零件加工工序和尺寸來進行分組，進行多次試加工，通過所得的試加工零件精度，對刀具等機床加工部件進行位置變動、型號選擇，最終找出最合適的安裝位置和型號。除此之外，還可以通過使用均化方法來減少零件加工過程中產(chǎn)生的誤差。通過不斷試驗，對數(shù)據(jù)進行對比查找，找出誤差產(chǎn)生的原因和位置，對應進行改善，尋找精度最高的機械加工方法。
2.4減少加工操作誤差
加工操作有兩種：一種是傳統(tǒng)的人工操作機床的加工方式，一種是當今比較流行的數(shù)控機床加工方法。人工操作的加工方法，加工精度和操作工人的熟練程度有關(guān)。傳統(tǒng)的加工方式可以通過提高操作工人技術(shù)能力、設(shè)置規(guī)范操作章程、制作規(guī)范操作文書等方式，提高工件的加工精度。數(shù)控機床的操作過程中涉及到程序編制、伺服驅(qū)動機構(gòu)控制、位置檢測、數(shù)控裝置運行等步驟。要想提高數(shù)控加工過程中的加工精度，需要完善數(shù)控操作程序代碼，防止因數(shù)控程序問題而出現(xiàn)誤差。同時，要精準控制機床檢測、加工零部件的精準度，以減少機械工件加工過程中產(chǎn)生的誤差。影響機械加工精度有很多因素。本文通過總結(jié)影響機械加工精度的因素，提出相應的對策。要提高工件的加工精度，一方面需要減少原始誤差，積極改善加工工藝；另一方面需要減少加工過程中出現(xiàn)的人為或設(shè)備誤差，如提高工人的工藝水平等，以此提升機械加工的精度。對于加工工藝系統(tǒng)會出現(xiàn)熱變形情況，則可采用以下措施：在工件加工過程中，上道工序中的工件誤差，會給本工序造成一定的影響，如誤差復映造成本工序的加工誤差擴大、定位誤差造成本工序的位置誤差擴大。為了解決這個問題，在大批量加工工件時，可以采用誤差分組法，即將上道工序加工后的零件按照誤差大小分成N組，那么每組的誤差范圍就會縮小到原來1/N，然后再分別調(diào)整各組的誤差，從而達到減小誤差、提高加工精度的目的[3]。
參考文獻
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