论文部分内容阅读
【摘要】随着经济的发展，技术的进步，对于机械加工精度有了更高的要求，本文主要介绍了影响机械加工精度的因素，分析了提高机械加工精度的措施。
【关键词】机械加工；精度；影响因素；措施
中图分类号： F407.4文献标识码：A 文章编号：
一．引言
改革开放以来，我国经济快速发展，人们生活水平大大提高，人们对产品质量提出了更高的要求，机械加工精度直接影响到产品质量。所以加强机械加工精度分析十分必要。
二． 影响机械加工精度的主要因素
1 加工原理误差
加工过程由于采用了近似的加工方法,近似的传动或近似的刀具轮廓而产生的加工误差。
（1）采用近似的加工运动造成的误差
在许多场合,为了得到要求的工件表面,必须在工件或刀具的运动之间建立一定的联系。从理论上讲,应采用完全准确的运动联系。但是采用理论上完全准确的加工原理有时使机床或夹具极为复杂,致使制造困难,反而难以达到较高的加工精度,有时甚至是不可能做到。
（2）采用近似的刀具轮廓造成的误差
用成形刀具加工复杂的曲面时,要使刀具刃口做得完全符合理论曲线的轮廓,有时非常困难,往往采用圆弧、直线等简单近似的线型代替理论曲线。如用滚刀滚切渐开线齿轮时,为了滚刀的制造方便,多用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆,从而产生了加工原理误差。
2 机床几何误差及磨损其对加工精度的影响
加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的,因此工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
（1）主轴回转误差
主轴的回转误差直接影响被加工工件的形状和位置精度,可分解为径向跳动、轴向跳动和角度摆动。由于存在误差敏感方向,加工不同表面时,主轴的径向跳动所引起的加工误差也不同。
（2）导轨误差
导轨在机床中起导向和承载作用,它既是确定机床主要部件相对位置的基准,也是运动的基准。它的各项误差直接对形状精度产生影响。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上,对加工精度的影响最大。导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小,一般可忽略不计。前后导轨的平行度误差会使工作台在运动过程中产生摆动,刀尖的运动轨迹为一条空间曲线,使工件产生形状误差。
3.传动链误差
切削过程中,工件表面的成形运动,是通过一系列的传动机构来实现的。传动机构的传动元件有齿轮、丝杆、螺母、蜗轮及蜗杆等。这些传动元件由于其加工、装配和使用过程中磨损而产生误差,这些误差就构成了传动链的传动误差。
4．工艺系统受力变形引起的误差
工艺系统是一弹性系统,在加工时由于切削力、夹紧力和传动力等作用会产生相应变形破坏了刀具和工件间的正确位置,从而产生加工误差。
（1）切削过程中受力点位置变化引起的加工误差
切削过程中,工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化,引起系统变形的差异,使被加工表面产生形状误差。
（2）切削力大小变化引起的加工误差——误差复映
工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状,但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化,从而导致切削力的变化,进而引起工艺系统产生相应的变形,使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。
5 工艺系统受热变形引起的误差
（1）机床热变形对加工精度的影响
机床受热源的影响,各部分温度将发生变化,由于热源分布的不均匀和机床机构的复杂性,机床的各部件发生不同程度的热变形,破坏了机床各部件原有的相互位置关系,影响加工精度。不同类型的机床由于热源不同,对加工精度影响也不同。
（2）刀具热变形对加工精度的影响
尽管在切削加工中传入刀具的热量只有3%～5%,但由于刀具的尺寸和热容量小,故仍有很高的温升,从而引起刀具的热伸长并造成加工误差。粗加工时刀具的热变形对加工精度的影响可忽略不计;对于加工要求较高的零件,刀具的热变形对加工精度影响较大,使加工表面产生形状误差。例如用高速钢刀具车削时,刃部的温度高达700℃～800℃,刀具热伸长量可达0.03mm～0.05mm。
（3）工件热变形对加工精度的影响
工件的热变形主要是由切削热引起的,热变形情况与加工方法和是否均匀受热有关。
三．提高机械加工精度的工艺措施
保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种：减小原始误差法、补偿原始误差法、转移原始误差法、均分原始误差法、均化原始误差法、“就地加工”法。
1.减少原始误差：这种方法是生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
2.补偿原始误差：误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来T艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
3.转移原始误差：误差转移法实质上是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。
误差转移法的实例很多。如当机床精度达不到零件加工要求时，常常不是一味提高机床精度，而是从工艺上或夹具上想办法，创造条件，使机床的几何误差转移到不影响加工精度的方面去。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之間用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。
4.均分原始误差：在加工中，由于毛坯或上道工序误差(以下统称“原始误差”)的存在，往往造成本工序的加工误差，或者由于工件材料性能改变，或者上道工序的工艺改变(如毛坯精化后，把原来的切削加工工序取消)，引起原始误差发生较大的变化，这种原始误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：误差复映，引起本工序误差；②定位误差扩大，引起本工序误差。
解决这个问题，最好是采用分组调整均分误差的办法。这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为n组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1／n，然后按各组分别调整加工。
5.均化原始误差：对配合精度要求很高的轴和孔，常采用研磨工艺。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相对运动过程中对工件进行微量切削，高点逐渐被磨掉(当然，模具也被工件磨去一部分)最终使工件达到很高的精度。这种表面间的摩擦和磨损的过程，就是误差不断减少的过程。这就是误差均化法。它的实质就是利用有密切联系的表面相互比较，相互检查从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准加工，使工件被加工表面的误差不断缩小和均。
在生产中，许多精密基准件(如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等)都是利用误差均化法加工出来的。
6.就地加工法：在加工和装配中有些精度问题，牵涉到零件或部件间的相互关系，相当复杂，如果一味地提高零、部件本身精度，有时不仅困难，甚至不可能，若采用就地加工法(也称自身加工修配法)的方法，就可能很方便地解决看起来非常困难的精度问题。就地加工法在机械零件加工中常用来作为保证零件加工精度的有效措施。
四．结束语
随着技术的进步，我国机械加工精度有了很大的提高，但是在具体的工作中还是存在着许多的问题，这需要我们共同的努力来研究解决。
参考文献 ：
[1] 杨叔子.机械加工工艺师手册[Ｍ].机械工业出版社. 2009.12
[2] 富成科. 机械制造基础[Ｍ].北京:人民出版社,1998. 10.
【关键词】机械加工；精度；影响因素；措施
中图分类号： F407.4文献标识码：A 文章编号：
一．引言
改革开放以来，我国经济快速发展，人们生活水平大大提高，人们对产品质量提出了更高的要求，机械加工精度直接影响到产品质量。所以加强机械加工精度分析十分必要。
二． 影响机械加工精度的主要因素
1 加工原理误差
加工过程由于采用了近似的加工方法,近似的传动或近似的刀具轮廓而产生的加工误差。
（1）采用近似的加工运动造成的误差
在许多场合,为了得到要求的工件表面,必须在工件或刀具的运动之间建立一定的联系。从理论上讲,应采用完全准确的运动联系。但是采用理论上完全准确的加工原理有时使机床或夹具极为复杂,致使制造困难,反而难以达到较高的加工精度,有时甚至是不可能做到。
（2）采用近似的刀具轮廓造成的误差
用成形刀具加工复杂的曲面时,要使刀具刃口做得完全符合理论曲线的轮廓,有时非常困难,往往采用圆弧、直线等简单近似的线型代替理论曲线。如用滚刀滚切渐开线齿轮时,为了滚刀的制造方便,多用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆,从而产生了加工原理误差。
2 机床几何误差及磨损其对加工精度的影响
加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的,因此工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
（1）主轴回转误差
主轴的回转误差直接影响被加工工件的形状和位置精度,可分解为径向跳动、轴向跳动和角度摆动。由于存在误差敏感方向,加工不同表面时,主轴的径向跳动所引起的加工误差也不同。
（2）导轨误差
导轨在机床中起导向和承载作用,它既是确定机床主要部件相对位置的基准,也是运动的基准。它的各项误差直接对形状精度产生影响。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上,对加工精度的影响最大。导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小,一般可忽略不计。前后导轨的平行度误差会使工作台在运动过程中产生摆动,刀尖的运动轨迹为一条空间曲线,使工件产生形状误差。
3.传动链误差
切削过程中,工件表面的成形运动,是通过一系列的传动机构来实现的。传动机构的传动元件有齿轮、丝杆、螺母、蜗轮及蜗杆等。这些传动元件由于其加工、装配和使用过程中磨损而产生误差,这些误差就构成了传动链的传动误差。
4．工艺系统受力变形引起的误差
工艺系统是一弹性系统,在加工时由于切削力、夹紧力和传动力等作用会产生相应变形破坏了刀具和工件间的正确位置,从而产生加工误差。
（1）切削过程中受力点位置变化引起的加工误差
切削过程中,工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化,引起系统变形的差异,使被加工表面产生形状误差。
（2）切削力大小变化引起的加工误差——误差复映
工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状,但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化,从而导致切削力的变化,进而引起工艺系统产生相应的变形,使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。
5 工艺系统受热变形引起的误差
（1）机床热变形对加工精度的影响
机床受热源的影响,各部分温度将发生变化,由于热源分布的不均匀和机床机构的复杂性,机床的各部件发生不同程度的热变形,破坏了机床各部件原有的相互位置关系,影响加工精度。不同类型的机床由于热源不同,对加工精度影响也不同。
（2）刀具热变形对加工精度的影响
尽管在切削加工中传入刀具的热量只有3%～5%,但由于刀具的尺寸和热容量小,故仍有很高的温升,从而引起刀具的热伸长并造成加工误差。粗加工时刀具的热变形对加工精度的影响可忽略不计;对于加工要求较高的零件,刀具的热变形对加工精度影响较大,使加工表面产生形状误差。例如用高速钢刀具车削时,刃部的温度高达700℃～800℃,刀具热伸长量可达0.03mm～0.05mm。
（3）工件热变形对加工精度的影响
工件的热变形主要是由切削热引起的,热变形情况与加工方法和是否均匀受热有关。
三．提高机械加工精度的工艺措施
保证和提高加工精度的方法，大致可概括为以下几种：减小原始误差法、补偿原始误差法、转移原始误差法、均分原始误差法、均化原始误差法、“就地加工”法。
1.减少原始误差：这种方法是生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削，现在采用了大走刀反向车削法，基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖，则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。
2.补偿原始误差：误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来T艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。
3.转移原始误差：误差转移法实质上是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。
误差转移法的实例很多。如当机床精度达不到零件加工要求时，常常不是一味提高机床精度，而是从工艺上或夹具上想办法，创造条件，使机床的几何误差转移到不影响加工精度的方面去。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不是靠机床主轴的回转精度来保证，而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之間用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉了。
4.均分原始误差：在加工中，由于毛坯或上道工序误差(以下统称“原始误差”)的存在，往往造成本工序的加工误差，或者由于工件材料性能改变，或者上道工序的工艺改变(如毛坯精化后，把原来的切削加工工序取消)，引起原始误差发生较大的变化，这种原始误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：误差复映，引起本工序误差；②定位误差扩大，引起本工序误差。
解决这个问题，最好是采用分组调整均分误差的办法。这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为n组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的1／n，然后按各组分别调整加工。
5.均化原始误差：对配合精度要求很高的轴和孔，常采用研磨工艺。研具本身并不要求具有高精度，但它能在和工件作相对运动过程中对工件进行微量切削，高点逐渐被磨掉(当然，模具也被工件磨去一部分)最终使工件达到很高的精度。这种表面间的摩擦和磨损的过程，就是误差不断减少的过程。这就是误差均化法。它的实质就是利用有密切联系的表面相互比较，相互检查从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准加工，使工件被加工表面的误差不断缩小和均。
在生产中，许多精密基准件(如平板、直尺、角度规、端齿分度盘等)都是利用误差均化法加工出来的。
6.就地加工法：在加工和装配中有些精度问题，牵涉到零件或部件间的相互关系，相当复杂，如果一味地提高零、部件本身精度，有时不仅困难，甚至不可能，若采用就地加工法(也称自身加工修配法)的方法，就可能很方便地解决看起来非常困难的精度问题。就地加工法在机械零件加工中常用来作为保证零件加工精度的有效措施。
四．结束语
随着技术的进步，我国机械加工精度有了很大的提高，但是在具体的工作中还是存在着许多的问题，这需要我们共同的努力来研究解决。
参考文献 ：
[1] 杨叔子.机械加工工艺师手册[Ｍ].机械工业出版社. 2009.12
[2] 富成科. 机械制造基础[Ｍ].北京:人民出版社,1998. 10.