机械加工误差产生原因分析及应对策略

机械加工误差产生原因分析及应对策略

安徽省矿业机电装备有限责任公司安徽省淮北市235000

摘要:加工误差是指机械加工之后工件的实际几何尺寸以及表面质量与理论的尺寸、质量不相符合的现象。在机械加工制造过程中,加工误差是必定会出现的,出现的加工误差又会对机械加工精度造成影响。所以说,我们需要对加工过程中存在的误差来源来认真地梳理,发现其产生的规律,进一步使用对应的方法来减少误差的出现,从而使得最终的制造精度大幅提升。

关键词:加工精度;加工误差来源;解决措施

1机械加工误差的内涵及分类

机械加工品的精度与机械加工的误差有着必然的联系,加工误差的内涵即为零件加工后的几何形状及尺寸、表面相互位置关系等参数理想值与实际值间的差异程度。加工误差的大小可以通过加工精度的数值表现出来。通过合理的方法对误差进行有效的分析,熟悉其变化的基本规律,采用有效的措施可以达到减少加工误差的目的,进而提升加工产品的精度。在机械加工的整个过程中,由机床及道具等组成了一套完整的工艺系统。机械加工过程中不同阶段产生的误差,其分类也具有显著的差距。对于和工艺系统自身原始状态有关的误差被称为原始误差。一类是工件及刀具在静态下或工件与道具在运动過程中产生的误差被称为几何误差。在切削过程中也会产生原始误差,此部分主要包含了热变形及应力等产生的误差。

2机械加工误差产生的原因

2.1原理误差

在加工的过程中没办法采用理想的加工运动方式而采用了近似的加工运动方式,由此产生的加工误差称为原理误差。从实际的情况考虑,如果采用理论中的加工原理对工件进行加工,那么就需要十分复杂的加工机构来实现这一目标,这会造成资源的极大浪费。机械加工企业只需要将加工件的误差控制在一定范围内,能够满足功能需求即可,并不需要提高成本来彻底消除误差。因此,在实际加工中原始误差是一定会存在的,这就会给加工件的加工精度带来影响。

2.2机床误差

机床是机械加工的必备条件,生产过程中的每一个环节,零部件的每一次加工都需要机床的参与。所以说,机床自身的误差直接作用于零部件的制造精确度。机床的制造误差包括机床的导轨精度误差、主轴的回转误差以及传动链误差。导轨是机床的最关键部件之一,它起到确定机床其他零部件的相对位置、为刀具等加工部件的运动提供基准等作用。导轨的精度误差主要来源于导轨本身在制造时产生的误差、导轨安装不正确以及导轨在运动较长时间后产生的磨损。主轴是进行切削加工必不可少的部件,是生产时刀具运动的基准,能够直接施加影响作用于被加工部件。主轴的同轴度、跳动度误差、轴承的几何尺寸或表面质量误差以及轴承之间的同轴度误差导致了主轴误差的出现。在主轴零部件的不同误差共同作用下会导致主轴的实际轴线在转动过程中偏离理论位置,造成被加工件精度下降。传动链是由诸多的传动部件例如齿轮、蜗杆、丝杠、螺母等组成的,因而各传动部件的加工精度以及装配误差都会对整个的传动链造成影响,进而产生机床误差。

2.3刀具的几何误差

加工过程中不同刀具在切削时与工件的接触部位磨损程度不同,造成的加工误差也不相同,同时刀具的切削会对刀具产生力的作用从而使得刀具本身产生变形磨损,从而使得被加工件产生加工误差;刀具本身在制造过程中产生的误差也会造成工件的误差,例如使用定尺寸刀具进行加工时,刀具的制造误差会直接对被加工零部件的精度产生不好的作用。

2.4调整误差

机械加工不是一个一次性就完成的过程,需要经过一个个的步骤。而在每个步骤完成之后需要对夹具、刀具以及工件进行调整,例如重新对刀、重新夹装等,以便确保它们之间相互位置精度的准确。但是这种调整会有误差,这会使得被加工零件的精确度下降。

2.5定位误差

在机械加工开始之前需要将工件固定且与机床上的基准部件保持正确的相对位置,这就需要人利用夹具完成这一环节,因而会产生定位误差。被加工件定位时相对于基准的位置精度会对被加工零件的形状、尺寸大小产生直接的影响,这关系着之后的加工以及装配。所以说定位误差在机械制造流程中扮演关键角色。在实际的生产环节中定位误差是没有办法彻底解决的,因此就需要加工人员在不影响后续加工处理以及装配的情况下尽力去减少定位时的基准不重合度,让机械加工误差位于公差带内。

3机械加工误差改进措施研究

3.1有效减少原始误差的影响

原始误差是机械加工过程中需要特殊关注的误差,原始误差的降低主要通过机械零件加工过程中对于工序的检测。在获知误差产生的原因后,制定合理的解决策略进行误差的降低。直接降低原始误差是机械加工过程中主要应用的方法,力争在源头防止加工误差的产生,降低原始误差对工件精度的影响。

3.2清楚地认识不同性质的误差

提高制造精确度的一个关键环节是需要分辨明白不同性质的误差。加工过程中产生的误差一般会被区别为系统误差和随机误差。系统误差是指在一段时间内加工零部件时出现的数量和矢量遵循某种规律变化或者维持原状的加工误差,分别称为变值系统误差和常值系统误差。常值系统误差包含有原理误差、机床设备各个部分元件的制造误差、制造工艺链受力所带来的制造误差等;变值系统误差包含制造工艺链受热、刀具摩擦磨损带来的制造误差等。随机误差说的是在加工的过程中误差的数量与矢量不遵循规则变化的制造误差,其包括零部件的内应力误差、定位误差、坯料误差等。认清楚不同的误差之后就可以按照不同的解决方案来减小或者消除加工误差,提高加工的精度。

3.3设计时改进被加工件的结构

在设计加工件时不仅仅要考虑到功能方面的实现,成本的控制问题还应该尽力达到方便加工的要求。例如壁厚要均匀,结构要匀称,来减小工件内应力的发生,因为内应力的产生也会对制造精确度产生坏的作用。另外在加工时适当地选择不同材质的刀具,加大刀具的前角和主偏角,在加工前或者加工后对被加工件实施适当的化学处理、热处理等手段,这些方法都能有效降低刀具对零部件的切削力,从而减小零部件的变形。

3.4做好误差的预防工作

除了对原始误差进行最大程度的消减之外,还可以采取误差分组、误差转移等方法来改善加工精度,从而促使最终制造出的成品满足精度要求。当然,这种方法存在局限性,即当加工误差降低到一定程度后,采用这种方法的成本会大幅提升。

3.5优化和完善机械加工工艺

机械加工工艺对零件的加工制造起着指导作用,提升工艺编制的合理性和工艺系统的技术先进性,可以有效地改善加工精度水平。例如对同一加工对象,可以编制多套工艺方案,然后进行精度的对比论证,进而选定出最佳的工艺方案;又例如可以升级更换更加先进的工艺设备,通过用多轴联动的数控机床代替普通机床等措施,也能促进产品的加工精度获得提升。

结束语

从一个零件开始加工到加工结束有很多个环节,每个环节都有可能因为不同的原因造成零件的几何尺寸、表面质量与理论值有一定的偏差。只有通过分析形成误差的原因,才能提出对应的解决方案。找出最为经济最为可靠的解决方法,使得零件的加工误差保持在公差带的范围之内是企业需要考虑的重要问题。而随着机械智能化的发展,智能化数控中心的出现也将为机械加工制造带来新的革命,我国目前需要做的就是紧跟这股浪潮,勇于创新,敢于开拓,在机械加工精度这一领域加强自身的核心竞争力。

参考文献:

[1]陈理华,刘耀良.机械加工中的误差产生原因及改进对策探究[J].科技风,2016(15):144.

[2]王曹宇.机械加工误差分析与工艺改进[J].南方农机,2017,48(2):40.

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