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1加工精度与加工误差
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,称为加工误差。
1.1原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
1.2工艺系统集合误差
1.2.1机床几何误差
1.2.2主轴回转误差
1.2.3导轨误差
1.2.4传动链误差
1.3刀具的几何误差
任何刀具在切削过程中,都不可避免地要产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理地选用刀具几何参数和切削用量,正确地刃磨刀具,正确地采用冷却液等,均可有效地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
1.4定位误差
1.4.1基准不重合误差
1.4.2定位副制造不准确误差
1.5工艺系统受力变形引起的误差
1.5.1工件刚度工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大,其最大变形量可按材料力学有关公式估算。
1.5.2刀具刚度外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大,其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔,刀杆刚度很差,刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。
1.5.3机床部件刚度机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量,它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残余变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残余变形才逐渐减小到零;机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小。
1.6工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形对加工精度的影响比较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%~70%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时,工艺系统就达到了热平衡状态。
2提高机械加工精度的措施
2.1减少原始误差
提高零件加工所使用机床的几何精度,提高夹具、量具及工具本身精度,控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。对于精密零件的加工应尽可能提高所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。
2.2误差补偿法
此法是人为地造出一种新的原始误差, 从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差,达到减少加工误差,提高加工精度的目的。
2.3分化或均化原始误差
为了提高一批零件的加工精度,可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面, 还可以采取在不断试切加工过程中,逐步均化原始误差的方法。
2.3.1分化原始误差根据误差反映规律,将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为n组,每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。 然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置,使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致,以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。
2.3.2均化原始误差此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。 均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查,从中找出它们之间的差异,然后再进行相互修正加工或基准加工。
2.4转移原始误差
这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。 各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。 若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向,则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。
3结束语
在机械加工中,误差是不可避免的,只有对误差产生的原因进行详细的分析, 才能采取相应的预防措施减少加工误差,提高机械加工精度。
【参考文献】
[1]李玉平.机械加工误差的分析[J].新余高专学报,2005(4).
[2]朱正欣.机械制造技术[M] .北京:机械工业出版社,1999.
[3]汪尧.工艺系统几何误差对加工精度的影响分析[J].科技信息,2004(4).
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,称为加工误差。
1.1原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
1.2工艺系统集合误差
1.2.1机床几何误差
1.2.2主轴回转误差
1.2.3导轨误差
1.2.4传动链误差
1.3刀具的几何误差
任何刀具在切削过程中,都不可避免地要产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理地选用刀具几何参数和切削用量,正确地刃磨刀具,正确地采用冷却液等,均可有效地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
1.4定位误差
1.4.1基准不重合误差
1.4.2定位副制造不准确误差
1.5工艺系统受力变形引起的误差
1.5.1工件刚度工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大,其最大变形量可按材料力学有关公式估算。
1.5.2刀具刚度外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大,其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔,刀杆刚度很差,刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。
1.5.3机床部件刚度机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量,它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残余变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残余变形才逐渐减小到零;机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小。
1.6工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形对加工精度的影响比较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%~70%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时,工艺系统就达到了热平衡状态。
2提高机械加工精度的措施
2.1减少原始误差
提高零件加工所使用机床的几何精度,提高夹具、量具及工具本身精度,控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。对于精密零件的加工应尽可能提高所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。
2.2误差补偿法
此法是人为地造出一种新的原始误差, 从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差,达到减少加工误差,提高加工精度的目的。
2.3分化或均化原始误差
为了提高一批零件的加工精度,可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面, 还可以采取在不断试切加工过程中,逐步均化原始误差的方法。
2.3.1分化原始误差根据误差反映规律,将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为n组,每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。 然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置,使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致,以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。
2.3.2均化原始误差此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。 均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查,从中找出它们之间的差异,然后再进行相互修正加工或基准加工。
2.4转移原始误差
这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。 各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。 若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向,则可大大提高加工精度。转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。
3结束语
在机械加工中,误差是不可避免的,只有对误差产生的原因进行详细的分析, 才能采取相应的预防措施减少加工误差,提高机械加工精度。
【参考文献】
[1]李玉平.机械加工误差的分析[J].新余高专学报,2005(4).
[2]朱正欣.机械制造技术[M] .北京:机械工业出版社,1999.
[3]汪尧.工艺系统几何误差对加工精度的影响分析[J].科技信息,2004(4).