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摘 要:机械加工质量技术控制直接影响着机械的质量,进而影响着工业生产的进度,具有较高的研究价值。本文首先阐述了机械加工质量的内涵;然后介绍了机械加工产生误差的主要原因;最后提出了提高机械加工精度的工艺措施。希望本文能够对我国机械加工质量技术控制的研究有所帮助。
关键词:机械加工;质量;几何误差;定位误差;工艺
前言:当前工业的快速发展带动了机械制造行业的飞速发展,机械设备广泛地应用于工业的生产中,因此机械的质量至关重要,影响着工业生产的整体运行。而机械的质量又取决于机械加工的工艺技术,所以我们有必要对机械加工质量与控制进行研究。
1.机械加工质量的内涵
机械加工质量主要包括几何质量和材料性能质量两个方面的质量。
1.1几何方面的质量
机械加工质量中几何方面的质量是指机械最外层表面与周围环境界面的幾何形状误差。它又可细分为微观几何形状误差和宏观几何形状误差。微观几何形状误差是指微观几何的表面粗糙度,微观几何形状误差的波长即为取样长度,波高即为误差值,其波长与波高的比值通常要小于50。宏观几何形状误差包括平面度误差和圆度误差等。宏观几何形状误差的波长即为取样长度,波高即为误差值,波长与波高的比值通常会大于1000。波度是指介于宏观几何形状误差和微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差,其波长与波高的比值在50到1000之间,波度是由加工系统振动引起的。
1.2材料性能方面的质量
材料性能方面的质量是指机械加工后,机械零件一定深度表面层的物理力学性能等方面的质量与基体相比发生了变化,因此也称为加工变质层。通常表现为:表面层加工硬化、表面层金相组织变化和表面层残余应力。表面层加工硬化是指机械在加工过程中产生的塑性变形,进而使晶格扭曲、晶粒拉长、晶粒间产生滑移等,这样就会导致机械表面层的金属硬度增加。评定机械表面层加工硬化的指标有表面层金属硬度、硬化层度和硬化层深度等。表面层金相组织变化是指机械加工过程中由于切削热的原因,导致机械表面层金属的金相组织发生变化。表面层残余应力是指在切削力和切削热的综合作用下,表面层金属晶格会发生变形,进而造成表面层残余应力。
2.机械加工产生误差的主要原因
2.1机床的几何误差
机械在加工成形是通过机床完成的,因此,机械工件的加工精度与机床的精度有着很大的关系。机床制造的误差主要有主轴回转误差、传动链误差和导轨误差。主轴回转误差是由于道具基准变动引起的,将会直接影响被加工机械工件的精度。导轨是机床各部件相对位置的基准,同时也是机床运动的标准。传动链误差是指传动链的头部元件和尾部元件相对运动的误差,通常用传动链尾部元件的转角来衡量。导轨的不均匀磨损和安装不标准是除导轨本身的制造误差外,影响导轨误差的重要原因。
2.2定位误差
定位误差包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。基准不重合误差是指在对工件加工过程中,选择工件几何要素的定位标准与设计基准不重合,这样就会产生基准不重合误差。其中设计基准是指在零件图上确定工件表面尺寸、位置的基准。定位副制造不准确误差的产生主要是因为夹具上的定位元件制造不是绝对精准,它们的实际尺寸都会在一定的范围内变动。在这个过程中工件定位面与夹具定位元件会构成定位副,而定位副的制造不精确和定位副间的配合间隙会造成工件发生最大位置的变动。
2.3工艺系统受力变形引起的误差
工艺系统受力变形产生的误差主要分为工件刚度、刀具刚度和机床部件刚度三种。工件刚度,在工艺系统中的工件刚度低于机床、刀具以及夹具的刚度,经过加工时切削力的作用,工件就会因刚度不足发生变形,这就对工件加工的精度产生了较大的影响。刀具刚度,道具在加工表面法线方向的刚度很大,其发生的变形可以忽略。镗直径较小的内孔,刀具的刚度不足,刀具受力发生变形进而影响工件加工的精度。机床部件刚度,机床是由许多零件组成,这就使机床的部件刚度存在难以计算的问题,通常采用实验的方法来测量,它同样也会对工件的加工精度产生影响。
3.提高机械加工精度的工艺措施
3.1减少原始误差
通常通过提高加工零件使用的机床的几何精度、夹具、量具和工具本身的精度,控制受热变形、工艺系统受力产生的误差,降低刀具磨损产生的误差,减少测量误差等方式来直接减少原始误差,进而提高工件加工的精度。同时需要分析产生加工误差的各项原始误差数据,针对不同问题引起加工误差的原始误差采取相应的解决措施。通过提高机床的刚度、几何精度和控制加工热变形来加工更为精密的零件。通过减少成形刀具形状误差和安装误差来对具有成形表面的零件进行加工。
3.2均化或分化原始误差
在工件加工过程中采取不断试切加工,逐步均化原始误差,从而完成对零件表面加工精度要求过高零件的加工。也可采用分化某些原始误差的方法,来提高零件的加工精度。均化原始误差的方法是通过加工使被加工元件表面原有的误差不断减小和平均化的过程。均化原始误差的原理是通过比较和检查联系密切的工件和工具表面,进而找出差异,进行基准加工或者相互修正。分化原始误差是根据误差的规律,将工件按尺寸大小分为n组,然后将每组工件的尺寸缩减为原来的1/n,在根据各组的误差范围来校正刀具相对工件的基准。使每组工件的尺寸分散范围相差不大,从而使得工件的尺寸范围大致相同。
3.3转移原始误差法
转移原始误差的方法在提高工件加工精度的生产中经常使用,通过将生产工件的原始误差从敏感方向转移到非敏感方向,进而减少工件生产中产生的误差。敏感方向的原始误差将会直接影响零件加工误差,所以在加工过程中将敏感方向的误差转移到非敏感方向,将会极大地提高工件加工的精度,而且对其他加工精度不会产生影响。
结束语:随着科学的不断进步,机械加工行业也在飞速地发展,在加工精度和控制误差方面都有了很大的进步,但是想要彻底的避免误差,达到绝对精准是不可能的。我们只有通过采取科学的生产工艺来尽可能的减少误差,从而提高机械加工的精度,推动机械加工行业进一步的发展。
参考文献
[1] 郑渝.机械结构损伤检测方法研究[D].太原理工大学.2004.
[2] 兰双明.试论机械加工质量技术控制[J].内蒙古石油化工.2013(06).
[3] 于波.机械加工中的精确技术的控制分析[J].黑龙江科技信息.2014(26).
[4] 吕义俊,杨国财.电子工业中机械加工的现状和发展[A].中国电子学会生产技术学分会机械加工专业委员会第六届学术年会论文集[C].1995.
作者简介:黎韵珊(1980-)女,汉,广东佛山人,安德里茨(中国)有限公司,机械助理工程师,本科学历,机械加工质量及控制方向。
关键词:机械加工;质量;几何误差;定位误差;工艺
前言:当前工业的快速发展带动了机械制造行业的飞速发展,机械设备广泛地应用于工业的生产中,因此机械的质量至关重要,影响着工业生产的整体运行。而机械的质量又取决于机械加工的工艺技术,所以我们有必要对机械加工质量与控制进行研究。
1.机械加工质量的内涵
机械加工质量主要包括几何质量和材料性能质量两个方面的质量。
1.1几何方面的质量
机械加工质量中几何方面的质量是指机械最外层表面与周围环境界面的幾何形状误差。它又可细分为微观几何形状误差和宏观几何形状误差。微观几何形状误差是指微观几何的表面粗糙度,微观几何形状误差的波长即为取样长度,波高即为误差值,其波长与波高的比值通常要小于50。宏观几何形状误差包括平面度误差和圆度误差等。宏观几何形状误差的波长即为取样长度,波高即为误差值,波长与波高的比值通常会大于1000。波度是指介于宏观几何形状误差和微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差,其波长与波高的比值在50到1000之间,波度是由加工系统振动引起的。
1.2材料性能方面的质量
材料性能方面的质量是指机械加工后,机械零件一定深度表面层的物理力学性能等方面的质量与基体相比发生了变化,因此也称为加工变质层。通常表现为:表面层加工硬化、表面层金相组织变化和表面层残余应力。表面层加工硬化是指机械在加工过程中产生的塑性变形,进而使晶格扭曲、晶粒拉长、晶粒间产生滑移等,这样就会导致机械表面层的金属硬度增加。评定机械表面层加工硬化的指标有表面层金属硬度、硬化层度和硬化层深度等。表面层金相组织变化是指机械加工过程中由于切削热的原因,导致机械表面层金属的金相组织发生变化。表面层残余应力是指在切削力和切削热的综合作用下,表面层金属晶格会发生变形,进而造成表面层残余应力。
2.机械加工产生误差的主要原因
2.1机床的几何误差
机械在加工成形是通过机床完成的,因此,机械工件的加工精度与机床的精度有着很大的关系。机床制造的误差主要有主轴回转误差、传动链误差和导轨误差。主轴回转误差是由于道具基准变动引起的,将会直接影响被加工机械工件的精度。导轨是机床各部件相对位置的基准,同时也是机床运动的标准。传动链误差是指传动链的头部元件和尾部元件相对运动的误差,通常用传动链尾部元件的转角来衡量。导轨的不均匀磨损和安装不标准是除导轨本身的制造误差外,影响导轨误差的重要原因。
2.2定位误差
定位误差包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。基准不重合误差是指在对工件加工过程中,选择工件几何要素的定位标准与设计基准不重合,这样就会产生基准不重合误差。其中设计基准是指在零件图上确定工件表面尺寸、位置的基准。定位副制造不准确误差的产生主要是因为夹具上的定位元件制造不是绝对精准,它们的实际尺寸都会在一定的范围内变动。在这个过程中工件定位面与夹具定位元件会构成定位副,而定位副的制造不精确和定位副间的配合间隙会造成工件发生最大位置的变动。
2.3工艺系统受力变形引起的误差
工艺系统受力变形产生的误差主要分为工件刚度、刀具刚度和机床部件刚度三种。工件刚度,在工艺系统中的工件刚度低于机床、刀具以及夹具的刚度,经过加工时切削力的作用,工件就会因刚度不足发生变形,这就对工件加工的精度产生了较大的影响。刀具刚度,道具在加工表面法线方向的刚度很大,其发生的变形可以忽略。镗直径较小的内孔,刀具的刚度不足,刀具受力发生变形进而影响工件加工的精度。机床部件刚度,机床是由许多零件组成,这就使机床的部件刚度存在难以计算的问题,通常采用实验的方法来测量,它同样也会对工件的加工精度产生影响。
3.提高机械加工精度的工艺措施
3.1减少原始误差
通常通过提高加工零件使用的机床的几何精度、夹具、量具和工具本身的精度,控制受热变形、工艺系统受力产生的误差,降低刀具磨损产生的误差,减少测量误差等方式来直接减少原始误差,进而提高工件加工的精度。同时需要分析产生加工误差的各项原始误差数据,针对不同问题引起加工误差的原始误差采取相应的解决措施。通过提高机床的刚度、几何精度和控制加工热变形来加工更为精密的零件。通过减少成形刀具形状误差和安装误差来对具有成形表面的零件进行加工。
3.2均化或分化原始误差
在工件加工过程中采取不断试切加工,逐步均化原始误差,从而完成对零件表面加工精度要求过高零件的加工。也可采用分化某些原始误差的方法,来提高零件的加工精度。均化原始误差的方法是通过加工使被加工元件表面原有的误差不断减小和平均化的过程。均化原始误差的原理是通过比较和检查联系密切的工件和工具表面,进而找出差异,进行基准加工或者相互修正。分化原始误差是根据误差的规律,将工件按尺寸大小分为n组,然后将每组工件的尺寸缩减为原来的1/n,在根据各组的误差范围来校正刀具相对工件的基准。使每组工件的尺寸分散范围相差不大,从而使得工件的尺寸范围大致相同。
3.3转移原始误差法
转移原始误差的方法在提高工件加工精度的生产中经常使用,通过将生产工件的原始误差从敏感方向转移到非敏感方向,进而减少工件生产中产生的误差。敏感方向的原始误差将会直接影响零件加工误差,所以在加工过程中将敏感方向的误差转移到非敏感方向,将会极大地提高工件加工的精度,而且对其他加工精度不会产生影响。
结束语:随着科学的不断进步,机械加工行业也在飞速地发展,在加工精度和控制误差方面都有了很大的进步,但是想要彻底的避免误差,达到绝对精准是不可能的。我们只有通过采取科学的生产工艺来尽可能的减少误差,从而提高机械加工的精度,推动机械加工行业进一步的发展。
参考文献
[1] 郑渝.机械结构损伤检测方法研究[D].太原理工大学.2004.
[2] 兰双明.试论机械加工质量技术控制[J].内蒙古石油化工.2013(06).
[3] 于波.机械加工中的精确技术的控制分析[J].黑龙江科技信息.2014(26).
[4] 吕义俊,杨国财.电子工业中机械加工的现状和发展[A].中国电子学会生产技术学分会机械加工专业委员会第六届学术年会论文集[C].1995.
作者简介:黎韵珊(1980-)女,汉,广东佛山人,安德里茨(中国)有限公司,机械助理工程师,本科学历,机械加工质量及控制方向。