机械加工中精度的控制探讨

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  摘 要:在工业机械加工的各个环节中,影响机械产品质量与性能的主要环节就是加工的精度的控制。从机械产品加工精度的角度来说,在机械加工过程中存在着许多无法避免的误差,只能通过技术手段减小误差,或者将误差控制在允许的范围内。本文主要针对机械加工中精度的控制进行探讨。
  关键词:精度;机械加工;控制;性能
  前言:随着经济的不断发展,科学技术水平的不断提高,工业机械加工对机械产品的质量提出较高的要求。精度作为机械加工产品质量的主要影响因素,在机械产品加工过程中会受到各种因素的影响。因此,如何提高减小机械加工中各种因素对精度的影响成为当前工业机械加工行业研究的重点课题。本文主要研究机械加工过程中加工工艺对精度的影响[1]。
  1.机械加工中机床的加工误差
  机床是机械加工过程中的一部分,其作用是完成机械加工中的刀具、夹具等加工工序,可以说,机床的精度在一定程度上决定了机械产品的加工精度。机床对机械产品加工误差主要有传动链误差、导轨误差、主轴回转误差三种情况。
  1.1.传动链误差
  传动链误差是指机械加工产品在进行切削过程中,产品表面的成形是经过传动机一系列的运动而形成的。传动机结构主要是由丝杆、蜗杆、螺母、齿轮等零部件组成。由于传动机在安装过程中存在一定的误差,且传动机在使用过程中零部件磨损也会产生一定的误差,进而导致传动链误差。传动机的结构越繁琐、复杂、传动路径越长,传动链误差就越大。可以说,影响机械产品加工精度的主要因素就是传动链误差[2]。
  1.2.导轨误差
  导轨是指机床上对加工产品位置关系的基准点,如同日常生活中窗帘上部的滑槽。机械加工中导轨误差主要有两个方面,一方面是指导轨本身的制造误差;另一方面,是指导轨在加工过程中产生的磨损造成的误差。导轨误差是影响机械产品加工精度的主要因素之一。
  1.3.主轴回转误差
  主轴回转误差不仅对机械加工产品的位置精度有一定的影响,还影响着产品的表面形状精度。主轴回转误差主要有径向跳动、轴向跳动、角度摆动三个方面。由于加工过程中误差发生的方向是不确定的,所以加工产品的误差也是不相同的。例如在进行机械产品内孔加工或者是外圆加工时,由于主轴径向跳动,导致加工产品存在一定的圆度误差,这种误差主要存在于加工产品的内部,在产品的表面没有什么影响;在加工产品表面成形时,由于主轴轴向跳动,导致加工产品表面的精度存在一定的误差,直接影响着机械产品的性能。由此可以看出,主轴回转误差对机械加工产品内部精度影响较小,对产品表面的精度有很大的影响[3]。
  2.机械加工工艺系统受力变形产生的误差
  2.1.机床部件的刚度
  机械加工机床是由多个零部件组成的。目前,关于机械加工机床刚度的计算还没有适合的方法,主要是通过实验的方法进行测定。机床的变形程度与载荷的重量不成一定的比例,同样,机床加载重量曲线与卸载重量的曲线也不相同,一般情况下,卸载重量曲线迟延于加载重量曲线。在加载重量曲线与卸载重量曲线之间所形成的面积就是重量加载与卸载过程中所消耗的能量,也就是重量加载与卸载过程中机床变形所做功与摩擦力所做的功的总和[4]。
  2.2.刀具的刚度
  刀具的刚度对机械加工产品的精度主要有两个方面的影响,一是在对机械加工产品进行表面加工时,由于外圆车刀的刚度较大,其受力变形程度较小,可以忽略不计;二是加工产品的孔时,由于产品孔镗直径较小,而刀具的刚度不强,刀具受到力的作用会变形,对加中产品的精度造成较大的影响。
  2.3工件的刚度
  在机械加工工艺系统中,如果工件的刚度低于刀具、机床、夹具等,在进行产品切削时,工件由于受到切削力的影响,而导致工件发生变形,进而影响加工产品的精度。因此,机械加工工艺系统的科学、合理安排,也是影响加工产品精度的主要影响因素之一。
  3.机械加工工艺系统加工过程中受热变形产生的误差
  在机械加工过程中,机械加工工艺系统受热变形对加工产品的精度影响很大,尤其是在加工精度较高的机械产品时,由于工艺系统受热变形导致产品精度发生很大误差的概率较大,最高可达百分之五十。此外,工件、刀具、机床等在加工过程中会产生热量,且温度会逐渐上升,当温度过高时,会将温度传递给周围的设备,导致周围的机械设备温度也会逐渐上升,进而使产品精度产生较大的误差[5]。
  4.机械加工工序的调整误差
  工业机械加工是一项系统的工程,需要对每一个加工工序与工艺系统进行有效调整与优化,尽而有效提高加工产品的精度。由于加工过程中工序的调整无法十分精确,所在工序调整过程中,出现误差是在所难免的。在机械加工过程中,工件、刀具的位置调整是通过机床来精确的。当机床、工件、刀具等本身存在误差可以忽略不计时,有效调整加工工序,可以提高加工产品的精度。
  5.结语
  在机械加工过程中,产品的误差是无法避免的,只能通过有效的控制降低与减小误差,提高加工产品的精度。通过对机械加工中工艺系统存在的机床加工误差、工艺系统受力变形误差等进行分析,有效降低机械加工误差,提高机械产品加工精度。
  参考文献:
  [1]顾为鹏,方德榕,李尚林.机械加工中的表面质量与精度控制技术[J].现代商贸工业研究(学术版),2012,26(2):131-133.
  [2]赵金宇,张俊杰,高铭江.基于分子动力学的晶体铜纳米机械加工表层形成机理研究[J]哈尔滨工业大学学报(社会科学版),2011,20(09):101-102.
  [3]雷锋杰,龙海洋,刘艳春.汽车发动机缸体加工变形分析与精度控制研究[J].南京航空航天大学学报(自然科学版),2010,35(02):153-154.
  [4]吴德刚,吴毅雄,林海涛.大型板带轧机机架机械加工精度的控制研究[J].安徽冶金科技职业学院学报(自然科学版),2009,16(01):177-179.
  [5]袁国伟,李铸国,周晓东.浅谈机械加工中提高工件加工精度的工艺措施[J].科协论坛(下半月),2013,25(06):141-143.
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