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摘要:机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。加工质量和产品的装配质量在一定程度上決定着机械加工产品的质量。零件的加工质量是保障机械加工产品质量的前提。现阶段,在机械加工过程中,加工精度是影响机械加工质量的一个重要因素。如果出现误差很容易导致加工产品出现质量问题。本文围绕机械加工精度及误差、影响机械加工表面质量的因素等进行了简要分析与探讨,希望能够为提高机械加工质量提供参考。
关键词:机械加工 加工质量 技术分析 精度 误差
中图分类号:F407文献标识码: A
质量是表示产品优劣程度的关键参数。机械产品的工作性能和使用寿命在很大程度上取决于零件的机械加工质量。因此,分析机械加工过程中影响加工质量的各种因素,改善加工质量、提高产品使用性能,具有重要的意义。
1、概述
零件的加工质量是整个机械产品质量的保障。总的来说,零件的加工质量主要包含加工精度和表面质量两方面。表面质量就是指零件加工后表面的微观几何形状精度和物理机械性质质量。
所谓机械加工精度就是指零件加工后的尺寸、形状和表面间的相互位置等实际几何参数与理想几何参数的符合程度。符合程度越高就表明精度越高。零件的加工精度通常包含尺寸精度、形状精度和位置精度三方面的内容。
2、加工精度及误差
在实际机械加工过程中,由于多种因素的影响会导致各种各样的误差,影响机械产品质量,具体来说,可将误差分为以下几种:
2.1机械加工精度主要包括的内容
一批零件在生产条件相同的情况下加工出来,因受到加工素的影响,其表面相互位置、尺寸和形状不会完全相同,一定的加工误差总是存在的。另外,在公差范围满足的条件下,为了提高经济效益和机械加工的生产率,要实施合理的方式。加工精度指的是零件理想值与经过加工后各表面相互位置、几何形状以及尺寸等参数的实际值相符合的程度,而加工误差指的是它们之间的偏离程度。利用加工误差的大小来表示加工精度的数值。零件的几何参数包括三个方面:相互位置、几何形状和尺寸,因此,加工精度包括:(1)相互位置精度,是对基准与加工表面间的相互位置误差进行的限制,如同轴度、位置度、平行度、垂直度零件各差允许用专门的符明和来表示的要求。(2)几何形状精度是对加工表面宏观几何形状误差进行的限制,如平面度、直线度、圆柱度、圆度等。(3)尺寸精度是在一定的范围内限制基准间尺寸与其加工表面的误差。
2.2机械加工精度主要包括的内容
一批零件在生产条件相同的情况下加工出来,因受到加工素的影响,其表面相互位置、尺寸和形状不会完全相同,一定的加工误差总是存在的。另外,在公差范围满足的条件下,为了提高经济效益和机械加工的生产率,要实施合理的方式。加工精度指的是零件理想值与经过加工后各表面相互位置、几何形状以及尺寸等参数的实际值相符合的程度,而加工误差指的是它们之间的偏离程度。利用加工误差的大小来表示加工精度的数值。零件的几何参数包括三个方面:相互位置、几何形状和尺寸,因此,加工精度包括:(1)相互位置精度,是对基准与加工表面间的相互位置误差进行的限制,如同轴度、位置度、平行度、垂直度零件各差允许用专门的符明和来表示的要求。(2)几何形状精度是对加工表面宏观几何形状误差进行的限制,如平面度、直线度、圆柱度、圆度等。(3)尺寸精度是在一定的范围内限制基准间尺寸与其加工表面的误差。
2.3 定位误差
所为定位误差包括基准不重合误差及定位副制造不准确误差两种。
基准包括设计基准和工序基准两个方面。所谓设计基准是指在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准。工序基准则是指在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准。在加工工件时,如果所选用的定位基准与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。
2.4 工艺系统受热变形引起的误差
在实际加工过程中,由于工艺系统热变形所导致的误差对加工精度的影响较大,尤其是在精密加工和大件加工中,由其所引起的加工误差甚至会占到工件总误差的一半左右。
2.5 调整误差
在机械加工中,难免会对工艺系统进行调整。然而,由于调整不准确,往往会产生调整误差。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差的影响,对加工精度起到决定性的作用。
3、如何提高加工精度
3.1 减少原始误差
减少原始误差主要是指提高加工零件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、受热变形产生的误差,减少刀具磨损、内应力引起的变形误差,尽可能减小测量误差等。
3.2 合理采用误差补偿法
对工艺系统的某些原始误差,我们可以采取误差补偿法,有效控制其对零件加工质量的影响。误差补偿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,进而减少加工误差,提高加工精度。
3.3 分化或均化原始误差
所谓分化原始误差法,就是根据误差反映规律,将毛坯或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1n。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。
3.4 转移原始误差
所谓转移原始误差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。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。
4、提高表面加工质量的措施
总的来说,影响机械加工产品表面质量的因素主要有切削条件、刀具、工件材料及热处理、工艺系统刚度和机床精度等几个方面。对此,在实际加工中,我们必须要采取措施改善机械加工的表面质量。
其一,在实际加工中,为了减少残留面积,要合理选用刀具,应尽量采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角或合适(=0)的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀等。此外,还要选用与工件材料适应性较好的刀具材料,避免使用磨损严重的刀具。
其二,工件材料的塑性和金相组织对加工表面质量有着直接的影响,因此,对于塑性大的低碳钢、低合金钢材料,要事先进行正火处理切实降低塑性。
其三,在切削条件方面,应尽量采用较高的切削速度,有效避免积屑瘤,减小进给量,采用高效切削液,增强工艺系统刚度,提高机床的动态稳定性,确保获得较好的表面质量。
其四,要采用合理的加工方法,关键在于采用精密、超精密和光整加工。
其五,减少加工表面层变形强化和残余应力。首先要合理选择刀具的几何形状,通常情况下应采用较大的前角和后角,与此同时,在刃磨时应尽量减小其切削刃刃口半径、在刀具使用过程中,还要合理限制其后刀面的磨损宽度。
另外,在机械加工中应尽量减小或避免产生残余应力。总的说来,凡能减小塑性变形和降低切削温度的因素都能使已加工表面的残余应力减小。
除此之外,还可以采用滚压、挤孔以及金刚石压光等冷压加工方法来有效改善表面层材质的变化。
总之,在实际加工中积极采取这些措施,能够极大的提高机械加工零件的表面质量,进而有效提高产品的工作性能、可靠性、寿命,提升产品质量。
参考文献:
[1]张建敏.影响机械工程加工精度的因素探讨[J].China's Foreign Trade,2011(14).
[2]王晓峰,范晋伟,王称心,宋贝贝.通过几何误差分区来提高数控机床加工精度的研究[J].制造技术与机床,2011(08).
[3]余东满,李晓静,高志华.快速成型技术工艺特点及影响精度的因素[J].机械设计与制造,2011(07)
[4]杨春雷,尹国会.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策[N].中华建筑报,2005(12).
关键词:机械加工 加工质量 技术分析 精度 误差
中图分类号:F407文献标识码: A
质量是表示产品优劣程度的关键参数。机械产品的工作性能和使用寿命在很大程度上取决于零件的机械加工质量。因此,分析机械加工过程中影响加工质量的各种因素,改善加工质量、提高产品使用性能,具有重要的意义。
1、概述
零件的加工质量是整个机械产品质量的保障。总的来说,零件的加工质量主要包含加工精度和表面质量两方面。表面质量就是指零件加工后表面的微观几何形状精度和物理机械性质质量。
所谓机械加工精度就是指零件加工后的尺寸、形状和表面间的相互位置等实际几何参数与理想几何参数的符合程度。符合程度越高就表明精度越高。零件的加工精度通常包含尺寸精度、形状精度和位置精度三方面的内容。
2、加工精度及误差
在实际机械加工过程中,由于多种因素的影响会导致各种各样的误差,影响机械产品质量,具体来说,可将误差分为以下几种:
2.1机械加工精度主要包括的内容
一批零件在生产条件相同的情况下加工出来,因受到加工素的影响,其表面相互位置、尺寸和形状不会完全相同,一定的加工误差总是存在的。另外,在公差范围满足的条件下,为了提高经济效益和机械加工的生产率,要实施合理的方式。加工精度指的是零件理想值与经过加工后各表面相互位置、几何形状以及尺寸等参数的实际值相符合的程度,而加工误差指的是它们之间的偏离程度。利用加工误差的大小来表示加工精度的数值。零件的几何参数包括三个方面:相互位置、几何形状和尺寸,因此,加工精度包括:(1)相互位置精度,是对基准与加工表面间的相互位置误差进行的限制,如同轴度、位置度、平行度、垂直度零件各差允许用专门的符明和来表示的要求。(2)几何形状精度是对加工表面宏观几何形状误差进行的限制,如平面度、直线度、圆柱度、圆度等。(3)尺寸精度是在一定的范围内限制基准间尺寸与其加工表面的误差。
2.2机械加工精度主要包括的内容
一批零件在生产条件相同的情况下加工出来,因受到加工素的影响,其表面相互位置、尺寸和形状不会完全相同,一定的加工误差总是存在的。另外,在公差范围满足的条件下,为了提高经济效益和机械加工的生产率,要实施合理的方式。加工精度指的是零件理想值与经过加工后各表面相互位置、几何形状以及尺寸等参数的实际值相符合的程度,而加工误差指的是它们之间的偏离程度。利用加工误差的大小来表示加工精度的数值。零件的几何参数包括三个方面:相互位置、几何形状和尺寸,因此,加工精度包括:(1)相互位置精度,是对基准与加工表面间的相互位置误差进行的限制,如同轴度、位置度、平行度、垂直度零件各差允许用专门的符明和来表示的要求。(2)几何形状精度是对加工表面宏观几何形状误差进行的限制,如平面度、直线度、圆柱度、圆度等。(3)尺寸精度是在一定的范围内限制基准间尺寸与其加工表面的误差。
2.3 定位误差
所为定位误差包括基准不重合误差及定位副制造不准确误差两种。
基准包括设计基准和工序基准两个方面。所谓设计基准是指在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准。工序基准则是指在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准。在加工工件时,如果所选用的定位基准与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。
2.4 工艺系统受热变形引起的误差
在实际加工过程中,由于工艺系统热变形所导致的误差对加工精度的影响较大,尤其是在精密加工和大件加工中,由其所引起的加工误差甚至会占到工件总误差的一半左右。
2.5 调整误差
在机械加工中,难免会对工艺系统进行调整。然而,由于调整不准确,往往会产生调整误差。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差的影响,对加工精度起到决定性的作用。
3、如何提高加工精度
3.1 减少原始误差
减少原始误差主要是指提高加工零件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、受热变形产生的误差,减少刀具磨损、内应力引起的变形误差,尽可能减小测量误差等。
3.2 合理采用误差补偿法
对工艺系统的某些原始误差,我们可以采取误差补偿法,有效控制其对零件加工质量的影响。误差补偿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,进而减少加工误差,提高加工精度。
3.3 分化或均化原始误差
所谓分化原始误差法,就是根据误差反映规律,将毛坯或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1n。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。
3.4 转移原始误差
所谓转移原始误差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。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。
4、提高表面加工质量的措施
总的来说,影响机械加工产品表面质量的因素主要有切削条件、刀具、工件材料及热处理、工艺系统刚度和机床精度等几个方面。对此,在实际加工中,我们必须要采取措施改善机械加工的表面质量。
其一,在实际加工中,为了减少残留面积,要合理选用刀具,应尽量采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角或合适(=0)的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀等。此外,还要选用与工件材料适应性较好的刀具材料,避免使用磨损严重的刀具。
其二,工件材料的塑性和金相组织对加工表面质量有着直接的影响,因此,对于塑性大的低碳钢、低合金钢材料,要事先进行正火处理切实降低塑性。
其三,在切削条件方面,应尽量采用较高的切削速度,有效避免积屑瘤,减小进给量,采用高效切削液,增强工艺系统刚度,提高机床的动态稳定性,确保获得较好的表面质量。
其四,要采用合理的加工方法,关键在于采用精密、超精密和光整加工。
其五,减少加工表面层变形强化和残余应力。首先要合理选择刀具的几何形状,通常情况下应采用较大的前角和后角,与此同时,在刃磨时应尽量减小其切削刃刃口半径、在刀具使用过程中,还要合理限制其后刀面的磨损宽度。
另外,在机械加工中应尽量减小或避免产生残余应力。总的说来,凡能减小塑性变形和降低切削温度的因素都能使已加工表面的残余应力减小。
除此之外,还可以采用滚压、挤孔以及金刚石压光等冷压加工方法来有效改善表面层材质的变化。
总之,在实际加工中积极采取这些措施,能够极大的提高机械加工零件的表面质量,进而有效提高产品的工作性能、可靠性、寿命,提升产品质量。
参考文献:
[1]张建敏.影响机械工程加工精度的因素探讨[J].China's Foreign Trade,2011(14).
[2]王晓峰,范晋伟,王称心,宋贝贝.通过几何误差分区来提高数控机床加工精度的研究[J].制造技术与机床,2011(08).
[3]余东满,李晓静,高志华.快速成型技术工艺特点及影响精度的因素[J].机械设计与制造,2011(07)
[4]杨春雷,尹国会.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策[N].中华建筑报,2005(12).