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影響機(jī)械加工精度因素及改善對(duì)策論文
摘要：隨著科技進(jìn)步、社會(huì)向前快速發(fā)展，機(jī)械工業(yè)在全球工業(yè)化進(jìn)程中越發(fā)重要，對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中的加工精度也要求越來(lái)越高。機(jī)械加工精度影響項(xiàng)目的整體質(zhì)量，因此掌握機(jī)械加工精度的影響因素十分必要。本文介紹影響加工精度的幾種主要因素，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)性地總結(jié)了提高加工精度的具體對(duì)策。
關(guān)鍵詞：加工精度;因素;對(duì)策;機(jī)械工業(yè)
機(jī)械加工精度是指項(xiàng)目產(chǎn)品在加工過(guò)程中實(shí)際加工的幾何參數(shù)（尺寸、位置和形狀）和理想的幾何參數(shù)之間的精度程度值。產(chǎn)品實(shí)際幾何參數(shù)和圖紙理想幾何參數(shù)之間的數(shù)值差距越小，意味著產(chǎn)品的加工尺寸精度越高。在現(xiàn)實(shí)加工過(guò)程中，由于人工、機(jī)械等因素，會(huì)對(duì)產(chǎn)品加工過(guò)程中最終的尺寸造成一定影響，使得產(chǎn)品在加工過(guò)程中出現(xiàn)誤差不可避免。然而，加工誤差直接影響加工成本和產(chǎn)品的可靠性。因此，減少加工誤差，提高加工精度，刻不容緩。
1機(jī)械加工精度影響因素
機(jī)械加工精度直接影響零件的后期使用。零件的加工精度是由加工過(guò)程中的尺寸、形狀、相對(duì)位置決定的。在實(shí)際機(jī)械加工過(guò)程中，有很多因素能夠影響機(jī)械加工精度。經(jīng)過(guò)總結(jié)，對(duì)機(jī)械加工精度造成影響的常見因素有以下幾種。
1.1工藝系統(tǒng)誤差
產(chǎn)品加工過(guò)程中，機(jī)床為加工產(chǎn)品提供動(dòng)力，機(jī)床的精度直接決定零件加工精度。機(jī)床決定零件加工誤差的主要部件有導(dǎo)軌、主軸、傳動(dòng)裝置等。主軸產(chǎn)生的誤差可稱為回轉(zhuǎn)誤差，是一項(xiàng)綜合性誤差，是指主軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中回轉(zhuǎn)線相對(duì)于理論回轉(zhuǎn)線的誤差。誤差通常表現(xiàn)在軸向竄動(dòng)、徑向圓跳動(dòng)以及純角度擺動(dòng)幾種情況。導(dǎo)軌是實(shí)現(xiàn)刀具和工件相互之間進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)部件，也是保證刀具和工件之間相對(duì)位置的一個(gè)重要部件，其精度的高低決定著零件加工精度。導(dǎo)軌影響零件加工精度的主要因素有導(dǎo)軌之間的水平面的直線度、垂直面的直線度、前后導(dǎo)軌的平行度以及與主軸軸心之間的平行度。刀具的幾何誤差也會(huì)給產(chǎn)品加工中的精度造成一定影響。機(jī)械加工過(guò)程中，刀具的磨損、硬度不合格或是角度不合適，都會(huì)影響零件的加工精度。在不同加工技術(shù)中。使用刀具的型號(hào)不同也會(huì)影響零件加工結(jié)果。機(jī)床夾具制造的幾何尺寸和質(zhì)量、安裝的精度以及加工過(guò)程中夾具對(duì)零件的性能，都能夠影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。例如，銑復(fù)合加工中心中導(dǎo)軌精度，有縱向?qū)к壪颉M向?qū)к壪蚣按怪睂?dǎo)軌向。各導(dǎo)軌本身存在制造誤差；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，各導(dǎo)軌之間還存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差。無(wú)論導(dǎo)軌為哪一種形式，在實(shí)際加工中，總是存在著六個(gè)導(dǎo)向誤差。導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差是指導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理論運(yùn)動(dòng)方向的偏差值[1]。以縱向?qū)к墸ㄏ颍槔�，闡述機(jī)床導(dǎo)軌的六個(gè)導(dǎo)向誤差。當(dāng)沿軸移動(dòng)時(shí)，會(huì)存在沿三個(gè)方向的移動(dòng)誤差，如圖1所示。其中，一個(gè)為導(dǎo)軌在水平面內(nèi)相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的直線度誤差造成的，一個(gè)為導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)相對(duì)基準(zhǔn)軸的直線度誤差造成的。
1.2加工工藝原理誤差
加工原理誤差是指在加工產(chǎn)品過(guò)程中由于選擇的加工方法或計(jì)算方法致使產(chǎn)品加工出現(xiàn)的誤差[2]。加工原理誤差一般出現(xiàn)在類似使用近似的計(jì)算加工方法中。例如，車削模數(shù)蝸桿時(shí)，可以通過(guò)配換齒輪進(jìn)行加工。根據(jù)加工原理，渦輪的螺距值是mπ。但是，在加工過(guò)程中，機(jī)床配換齒輪的齒數(shù)有限，只能將π取近似值，使得刀具在加工零件成型過(guò)程中造成加工誤差。又如，平常用齒輪滾刀加工的方式加工漸開線齒輪，為了方便，滾刀的制造一般采用其他蝸桿代替漸開線基本蝸桿，使得加工出來(lái)的齒輪齒形都存在一定的誤差。
1.3零件加工受力變形誤差
在機(jī)械加工過(guò)程中，零件在裝夾、高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及加工過(guò)程中會(huì)受力和受熱，致使零件發(fā)生形變。產(chǎn)品加工過(guò)程中發(fā)生變形，一定程度上會(huì)破壞工件和影響刀具之間的正確位置。同時(shí)，工件在發(fā)生形變的過(guò)程中，自身內(nèi)部的應(yīng)力也發(fā)生改變，使得工件在加工完成后，產(chǎn)品的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響工件的加工精度。工件表面溫度的改變，還會(huì)影響加工過(guò)程中的刀具及車身的硬度和剛度，致使刀具等零部件在加工過(guò)程中發(fā)生誤差，從而導(dǎo)致零件加工過(guò)程出現(xiàn)誤差。
1.4加工工藝誤差
傳統(tǒng)的加工過(guò)程中，操作員在對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作時(shí)，加工精度會(huì)受個(gè)人主觀原因及操作不規(guī)范因素的影響。加工精度也與操作員的技術(shù)水平息息相關(guān)。隨著社會(huì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床開始在機(jī)械加工過(guò)程中廣泛推廣運(yùn)用，但機(jī)床操作步驟還需要通過(guò)程序編制、伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)、數(shù)控裝置來(lái)完成。只要這些步驟不準(zhǔn)確，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在加工過(guò)程中產(chǎn)生誤差。同時(shí)，加工工藝系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)熱變形。發(fā)生熱變形的原因有以下三種：（1）刀具的熱容量和體積都較小，使熱量集中在切削部位，較高的溫度對(duì)工件造成影響；（2）機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行成為熱源，而機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱不均勻，使機(jī)床各部位的溫度不同，產(chǎn)生的變形也不同，最終導(dǎo)致誤差；（3）工件在加工過(guò)程中由于摩擦或其他外因作用變熱，產(chǎn)生加工誤差[2]。
2提高機(jī)械加工精度的對(duì)策
機(jī)械加工過(guò)程中，影響零件加工精度的因素有很多，且這些因素不可避免。但是，可以通過(guò)減少加工誤差來(lái)提高零件的加工精度。
2.1提高機(jī)械加工設(shè)備精度
機(jī)械設(shè)備精度的高低直接決定產(chǎn)品的加工精度。提高機(jī)械設(shè)備幾何精度，能夠很好地控制機(jī)械加工誤差。一方面努力提高機(jī)床的質(zhì)量，針對(duì)性地選擇高精度的刀具、導(dǎo)軌、夾具等零部件的機(jī)床。在加工過(guò)程中，要常檢查機(jī)床零部件的精準(zhǔn)度，如刀具鈍化、損壞等，保持加工過(guò)程中各機(jī)床設(shè)備零部件的精確度[3]。另一方面，需要在安裝加工部件的過(guò)程中注意安裝的精準(zhǔn)度，并在機(jī)械加工過(guò)程中，注意各加工部件與零件之間的位置變化，及時(shí)調(diào)整加工過(guò)程中因外界因素出現(xiàn)的工件和零件之間的位置變化，從而控制機(jī)械加工的精確度。
2.2減少加工原理誤差
減少加工原理誤差，就是要改善加工過(guò)程中所選擇的加工方法或計(jì)算方法，以此提高零件的加工精度。加工前，需對(duì)可能產(chǎn)生的加工原理誤差的原因和原理內(nèi)容進(jìn)行分析和總結(jié)�；鶞�(zhǔn)選擇對(duì)機(jī)械加工的精確度非常重要，直接決定機(jī)械零件加工的精度。在機(jī)械加工前，要選擇精確的定位找準(zhǔn)方法，保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)的重合一致性，從而大大提高零件加工精度。零件變形存在機(jī)械加工的整個(gè)過(guò)程，且往往不利于保證加工精度。要想提高零件的加工精度，必須要減少加工零件過(guò)程中的零件變形量。在零件加工過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整機(jī)床夾具、刀具與零件之間的距離以及加工速度、加工深度，控制機(jī)械加工過(guò)程中所產(chǎn)生的切削力、離心力、夾緊力以及加工溫度的方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，尋找最佳的零件加工工藝方法。
2.3減少加工工序誤差
減少加工工序誤差是根據(jù)以往機(jī)械加工過(guò)程中的誤差經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)規(guī)律，對(duì)零件加工工序和尺寸來(lái)進(jìn)行分組，進(jìn)行多次試加工，通過(guò)所得的試加工零件精度，對(duì)刀具等機(jī)床加工部件進(jìn)行位置變動(dòng)、型號(hào)選擇，最終找出最合適的安裝位置和型號(hào)。除此之外，還可以通過(guò)使用均化方法來(lái)減少零件加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。通過(guò)不斷試驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比查找，找出誤差產(chǎn)生的原因和位置，對(duì)應(yīng)進(jìn)行改善，尋找精度最高的機(jī)械加工方法。
2.4減少加工操作誤差
加工操作有兩種：一種是傳統(tǒng)的人工操作機(jī)床的加工方式，一種是當(dāng)今比較流行的數(shù)控機(jī)床加工方法。人工操作的加工方法，加工精度和操作工人的熟練程度有關(guān)。傳統(tǒng)的加工方式可以通過(guò)提高操作工人技術(shù)能力、設(shè)置規(guī)范操作章程、制作規(guī)范操作文書等方式，提高工件的加工精度。數(shù)控機(jī)床的操作過(guò)程中涉及到程序編制、伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制、位置檢測(cè)、數(shù)控裝置運(yùn)行等步驟。要想提高數(shù)控加工過(guò)程中的加工精度，需要完善數(shù)控操作程序代碼，防止因數(shù)控程序問(wèn)題而出現(xiàn)誤差。同時(shí)，要精準(zhǔn)控制機(jī)床檢測(cè)、加工零部件的精準(zhǔn)度，以減少機(jī)械工件加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。影響機(jī)械加工精度有很多因素。本文通過(guò)總結(jié)影響機(jī)械加工精度的因素，提出相應(yīng)的對(duì)策。要提高工件的加工精度，一方面需要減少原始誤差，積極改善加工工藝；另一方面需要減少加工過(guò)程中出現(xiàn)的人為或設(shè)備誤差，如提高工人的工藝水平等，以此提升機(jī)械加工的精度。對(duì)于加工工藝系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)熱變形情況，則可采用以下措施：在工件加工過(guò)程中，上道工序中的工件誤差，會(huì)給本工序造成一定的影響，如誤差復(fù)映造成本工序的加工誤差擴(kuò)大、定位誤差造成本工序的位置誤差擴(kuò)大。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在大批量加工工件時(shí)，可以采用誤差分組法，即將上道工序加工后的零件按照誤差大小分成N組，那么每組的誤差范圍就會(huì)縮小到原來(lái)1/N，然后再分別調(diào)整各組的誤差，從而達(dá)到減小誤差、提高加工精度的目的[3]。
參考文獻(xiàn)
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