影響機(jī)械加工精度因素思索
時(shí)間:2022-04-19 09:22:00
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1因機(jī)械加工原理拖導(dǎo)致的加工誤差
1.1因運(yùn)用近似的加工運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的加工誤差
在進(jìn)行加工工作時(shí),為了符合機(jī)械加工的基本要求,通常需要在加工零件與刀具之問形成某種運(yùn)動(dòng)聯(lián)系,力求獲得合適的加工工作表面。就加工理論而言,工件與刀具之間所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系應(yīng)當(dāng)是完全精準(zhǔn)的,但在實(shí)際加工過程中這種高精準(zhǔn)度是很難實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際加工環(huán)節(jié),受機(jī)床以及夾具復(fù)雜性的影響,工件與刀具之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系很難保持較高的加工精度,此時(shí)受近似加工運(yùn)動(dòng)的影響,便會(huì)導(dǎo)致機(jī)械加工精度出現(xiàn)誤差,對(duì)所加工的零件質(zhì)量形成一定的影響,與零件的標(biāo)準(zhǔn)值之間存在一定的誤差。
1.2因采用近似于理論的刀具輪廓所導(dǎo)致的加工誤差
為確保機(jī)械加工的精度,理論上應(yīng)采用成型的刀具對(duì)機(jī)械零件的復(fù)雜曲面進(jìn)行加工,但在實(shí)際加工工作中,成型的刀具的刃口很難完全滿足理論上對(duì)零件輪廓的標(biāo)準(zhǔn)要求。在實(shí)際加工工作當(dāng)中,通常運(yùn)用圓弧、直線這些相對(duì)簡(jiǎn)單的同時(shí)又與理論曲線有一定形似度的線形加以替代。此時(shí)因刀具輪廓與加工原理存在一定的誤差,此時(shí)便會(huì)導(dǎo)致機(jī)械加工精度受到影響,進(jìn)而導(dǎo)致所加工的零件質(zhì)量存在一定缺陷。
2工件加工機(jī)床存在幾何誤差造成的不利影響
工件的生產(chǎn)加工任務(wù)主要是通過加工機(jī)床來完成的。為此,作為工程加工生產(chǎn)的重要機(jī)械設(shè)備,機(jī)床精度對(duì)工件加工精度有著決定性的影響。
2.1加工機(jī)床存在的主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響
加床存在的主軸回轉(zhuǎn)誤差將對(duì)工件的具體性狀以及工件加工的具體位置造成最為直接的影響。主軸的回轉(zhuǎn)誤差可以被分解為徑向與軸向跳動(dòng)以及主軸角度擺動(dòng),在具體的加工工作中受加工工件具體表面位置的不同以及主軸回轉(zhuǎn)誤差變現(xiàn)的不同,而導(dǎo)致的加工誤差也各有不同。比如,在進(jìn)行工件加工時(shí),由于主軸存在徑向跳動(dòng)誤差,此時(shí)便會(huì)處于加工狀態(tài)下的工件的外圓或是內(nèi)孔的精度造成一定影響,但主軸的跳動(dòng)誤差卻不會(huì)對(duì)工件的端面加工造成不利影響。在機(jī)床主軸所存在的三種誤差表現(xiàn)形式當(dāng)中,主軸的角度擺動(dòng)誤差與主軸的徑向跳動(dòng)誤差對(duì)工件加工精度的影響較為相似,主軸這兩種誤差表現(xiàn)形式對(duì)工件加工精度影響的差別主要體現(xiàn)在,主軸的角度擺動(dòng)誤差除對(duì)加工工件表面的圓度產(chǎn)生影響之外,還會(huì)對(duì)加工工件表面的圓柱度帶來一定程度的影響。
2.2加工機(jī)床導(dǎo)軌存在誤差對(duì)加工精度造成不利影響
機(jī)床導(dǎo)軌在機(jī)床構(gòu)成零部件中主要其導(dǎo)向以及承載作用,同時(shí)可以對(duì)機(jī)床中主要的零部件的相對(duì)位置進(jìn)行確定,明確零件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)。一旦機(jī)床導(dǎo)軌出現(xiàn)誤差將嚴(yán)重影響到加工工件的外在形狀。在導(dǎo)軌誤差中對(duì)加工精度影響最大的莫過于導(dǎo)軌出現(xiàn)的水平面直線度誤差,這種誤差將被直接的反映在被加工的工件表面的外在法線上。導(dǎo)軌縱向截面對(duì)所存在的直線誤差對(duì)被加工工件的精度影響不大,通常對(duì)被加工工件所造成的影響可以忽略不計(jì)。2.3加工機(jī)床傳動(dòng)鏈出現(xiàn)誤差導(dǎo)致加工精度受到不利影響在對(duì)工件所進(jìn)行的切削加工工作都是在機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中得以完成的,機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由:齒輪、螺母、絲桿、蝸桿以及蝸輪等主要傳動(dòng)元件所構(gòu)成的,傳動(dòng)元件在進(jìn)行工件切削加工的過程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損,傳動(dòng)元件的個(gè)別磨損會(huì)對(duì)整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不利影響,導(dǎo)致傳動(dòng)鏈出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)誤差,對(duì)機(jī)床上被切削的工價(jià)質(zhì)量造成影響。構(gòu)成機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的元件越多,傳動(dòng)鏈條就會(huì)越長(zhǎng),傳動(dòng)鏈條出現(xiàn)誤差的機(jī)率就會(huì)變得越大,導(dǎo)致機(jī)械加工誤差發(fā)生的機(jī)率也會(huì)越高。
3刀具、夾具的制造誤差及磨損
刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具的種類不同而不同。一般刀具的制造誤差對(duì)加工精度沒有直接的影響;定尺寸刀具的尺寸誤差直接影響被加工零件的尺寸精度;成形刀具的誤差主要影響被加工面的形狀精度。而刀具的磨損會(huì)直接影響刀具相對(duì)被加工表面的位置,造成被加工零件的尺寸誤差,夾具的作用是使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床具有正確的位置,因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度有很大影響。
4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差
4.1切削過程中受力點(diǎn)位置變化引起的加工誤差在切削過程中,工藝系統(tǒng)的剛度隨切削力著力點(diǎn)位置的變化而變化,引起系統(tǒng)變形的差異,使被加工表面產(chǎn)生形狀誤差。
4.2切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復(fù)映工件的毛坯外形雖然具有粗略的零件形狀,但它在尺寸、形狀以及表面層材料硬度上都有較大的誤差。毛坯的這些誤差在加工時(shí)使切削深度不斷發(fā)生變化,從而導(dǎo)致切削力的變化,進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形,使得零件在加工后還保留與毛坯表面類似的形狀或尺寸誤差。當(dāng)然,工件表面殘留的誤差比毛坯表面誤差要小得多。這種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映規(guī)律”,所引起的加工誤差稱為“誤差復(fù)映”。除切削力外,傳動(dòng)力、慣性重力、夾緊力等其他作用力也會(huì)使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生變化,從而引起加工誤差,影響加工精度。
5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差
機(jī)械加工中,工藝系統(tǒng)在各種熱源的作用下產(chǎn)生一定的熱變形。由于工藝系統(tǒng)熱源分布的不均勻性及各環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)、材料的不同,工藝系統(tǒng)各部分的變形產(chǎn)生差異,從而破壞了刀具與工件的準(zhǔn)確位置及運(yùn)動(dòng)關(guān)系,產(chǎn)生加工誤差。尤其對(duì)于精密加工,熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的40%一70%。
5.1機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響機(jī)床受熱源的影響,各部分溫度將發(fā)生變化。由于熱源分布的不均勻和機(jī)床機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性,機(jī)床的各部件發(fā)生不同程度的熱變形,破壞了機(jī)床各部件原有的相互位置關(guān)系,影響加工精度。不同類型的機(jī)床由于熱源不同,對(duì)加工精度影響也不同。
5.2刀具熱變形對(duì)加工精度的影響盡管在切削加工中傳人刀具的熱量只有3%一5%,但由于刀具的尺寸和熱容量小,故仍有很高的溫升,從而引起刀具的熱伸長(zhǎng),并造成加工誤差。粗加工時(shí)刀具的熱變形對(duì)加工精度的影響可忽略不計(jì);對(duì)于加工要求較高的零件,刀具的熱變形對(duì)加工精度影響較大,使加工表面產(chǎn)生形狀誤差。
6工件加工過程中受熱情況對(duì)加工精度所產(chǎn)生的影響
在對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí),工件與切削工具在相互作用下,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,而這變形則主要是由于切削熱所導(dǎo)致的。當(dāng)被切削的工件表面受熱不均勻時(shí),待切削加工結(jié)束,車、磨軸類加工零件的切削熱逐漸消除冷卻后,此類工件外圓的直徑或是長(zhǎng)度便會(huì)因切削熱的冷卻作用而有所收縮,此時(shí)便會(huì)導(dǎo)致被切削的工件在尺寸上產(chǎn)生誤差。此外在對(duì)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件進(jìn)行切削時(shí),初始階段的切削,被切削工件表面的溫度并不是很高,但隨著切削時(shí)間的逐步延長(zhǎng),被切削的工件表面的溫度會(huì)逐步升高,此時(shí)便會(huì)導(dǎo)致被切削的工件直徑會(huì)變得越來越大,此時(shí)被切去的金屬層厚度也會(huì)開始逐漸變大,待切削加工工作結(jié)束之后,被加工工件表面溫度冷卻,此時(shí)工件便會(huì)出現(xiàn)徑向尺寸誤差,甚至還會(huì)導(dǎo)致被加工工件出現(xiàn)圓柱度誤差。工件不均勻受熱。當(dāng)工件受熱不均時(shí),例如磨削零件單一表面,由于工件單面受熱而產(chǎn)生向上翹曲變形,加工冷卻后將形成中凹的形狀誤差,這種現(xiàn)象對(duì)于加工薄片類零件尤為突出。