機械加工質(zhì)量管控論文(機械加工誤差的管控論文)
機械加工質(zhì)量管控論文
機械加工質(zhì)量管控論文
在機械制造中零件加工精度決定著(zhù)機械產(chǎn)品的質(zhì)量，機械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數，包括機械零件的尺寸、形狀和相互位置，與理想幾何參數的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。在機械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使得加工出的零件，不可能與理想的要求完全符合。這種加工后零件的實(shí)際幾何參數(尺寸、形狀和相互位置)對理想幾何參數的偏離程度叫加工誤差。從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒(méi)有必要把每個(gè)零件都加工得絕對精確，允許有一定的加工誤差。因此，滿(mǎn)足零件使用性能，在零件圖樣標注的尺寸、形狀和相互位置允許誤差范圍稱(chēng)為公差。
1影響機械加工質(zhì)量的幾種因素分析
要想分析影響機械加工質(zhì)量的因素，就必須先要要弄清各種影響機械加工原始誤差的物理、力學(xué)本質(zhì)，以及它們對加工精度影響的規律，只要掌握和控制影響機械加工誤差的方法，才能獲得預期的加工精度，必要時(shí)能找出進(jìn)一步提高機械加工精度的方法和途徑。
1.1加工誤差性質(zhì)和類(lèi)型
零件的加工過(guò)程中可能出現種種的原始誤差，它們會(huì )引起工藝系統各環(huán)節相互位置關(guān)系的變化而造成加工誤差。如裝夾工件時(shí)由夾具產(chǎn)生的定位誤差，還存在由夾緊力引起的夾緊誤差等。在裝央工件前后，必須對機床、刀具、夾具進(jìn)行調整，井在試切幾個(gè)工件后再進(jìn)行精確微調，才能使工件和刀具之間保持正確的相對位置，由于調整不可能絕對精確，因而就會(huì )產(chǎn)生調整誤差。另外機床、刀具、夾具本身的制造誤差在加工前就已經(jīng)存在了。這類(lèi)原始誤差稱(chēng)為工藝系統的幾何誤差。由于在加工過(guò)程中產(chǎn)生了切削力、切削熱和摩擦，它們將引起工藝系統的受力變形、受熱變形和磨損，這些都會(huì )影響在調整時(shí)所獲得的工件與刀具之間的相對位置，造成種種加工誤差。這類(lèi)在加工過(guò)程中產(chǎn)生的原始誤差稱(chēng)為工藝系統的動(dòng)誤差。在加工過(guò)程中，還必須對工件進(jìn)行測量，才能確定加工是否合格，工藝系統是否需要重新調整，任何測量方法和量具、量?jì)H也不可能絕對準確，因此測量誤差也是一項不容忽視的原始誤差。
1.2加工原理誤差
加工原理誤差是指采用了近似的成形運動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差，一般多為形狀誤差，如用阿基米德蝸桿該刀切削漸開(kāi)線(xiàn)齒輪；在數控機床上用直線(xiàn)插補或圓弧插補方法加工復雜曲面s在普通公制絲杠的車(chē)床上加工英制螺紋等，都會(huì )在實(shí)際生產(chǎn)中，采用理論上完全準確的方法進(jìn)行加工往往會(huì )使機床結構復雜，刀具制造困難導致加工效率降低。擔通過(guò)成形運動(dòng)或刀刃輪廓近似后往往可簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，簡(jiǎn)化機床和刀具的設計和制造，提高生產(chǎn)率，降低成本，但由此帶來(lái)的原理誤差必須控制在允許的范圍內(一般原理誤差應小于0.1％)求的前提下，原理誤差的存在是允許的。
1.3前后導軌的平行度誤差
加工機械時(shí)，當車(chē)床的前后導軌不平行，存在扭曲時(shí)，刀架生產(chǎn)傾倒。因此車(chē)床和外因磨床前后導軌的平行度誤差對加工精度的影響很大。除導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損以及機床的安裝也是造成導軌誤差的重要原因。
2提高和控制機械加工質(zhì)量的途徑
2.1降低主軸回轉誤差
為了分析的方便，可以將主軸回轉軸線(xiàn)的運動(dòng)誤差分解為三種基本形式：純徑向園跳動(dòng)、純軸向竄動(dòng)和純角向擺動(dòng)。由于主軸實(shí)際回轉中心在不斷變化，所以實(shí)際誤差是上述三種運動(dòng)形式合成，所產(chǎn)生的一個(gè)瞬時(shí)值。是以某一固定部位與軸承內表面的不同部位接觸，因而當滑動(dòng)軸承內孔有圓度誤差時(shí)，將使主軸在回轉的過(guò)程中產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，引起撞孔的圓度誤差，而主軸頸本身的圓度誤差影響較小，
2.2減少滑動(dòng)軸承對回轉誤差的影響
采用滾動(dòng)軸承結構的機床中，滾道形狀誤差對不同機床的影響是不同的。對于車(chē)床類(lèi)機床，由于軸承承載區位置基本上不變，故滾動(dòng)軸承內環(huán)滾道的圓度是影響主軸回轉精度的主要因素，而對于鏗床類(lèi)機床，由于軸承承載區位置是不斷變化的，滾動(dòng)軸承外環(huán)滾道的圓度是影響主軸回轉精度的主要因素。
2.3控制主軸回轉誤差對加工精度的影響
主軸回轉誤差對加工精度的影響，取決于不同截面內主軸瞬時(shí)回轉中心相對于刀尖位置變化情況。而這種變化應重點(diǎn)分析在加工誤差敏感方向上的影響。對于刀具回轉類(lèi)機床，加工誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉而不斷變化，如螳床；對于工件回轉類(lèi)機床，加工誤差敏感方向和切削力方向均保持不變，如車(chē)床。下面以車(chē)床、程床為例，就主軸回轉誤差的三種基本形式對加工精度的影響進(jìn)行分析。主軸純徑向圓跳動(dòng)誤差對于孔加工時(shí)，鏗出的孔是長(cháng)短軸不變或變化的橢圓柱。車(chē)削時(shí)，主軸純徑向圓跳動(dòng)對工件的`圓度誤差影響很小，車(chē)出的工件表面接近于一個(gè)真圓。主軸純軸向竄動(dòng)誤差對內外圓柱面的加工沒(méi)有影響，但在加工端面時(shí)，會(huì )使加工出的工件端面與內外圓軸線(xiàn)不垂直，產(chǎn)生平面度誤差，加工螺紋時(shí)產(chǎn)生螺距誤差。主軸軸線(xiàn)產(chǎn)生純角度擺動(dòng)，在車(chē)削時(shí)工件同一截面的園度誤差小，但是會(huì )產(chǎn)生圓柱度誤差。鏜孔時(shí)，純角度擺動(dòng)使主軸軸線(xiàn)與工作臺導軌不平行，使鏗出的孔呈橢圓形。
2.4提高主軸回轉精度的措施
提高主軸回轉精度通常采用以下措施：1）選用高精度的軸承，并提高主軸及箱體的制造精度和主軸部件的裝配精度；2）使回轉精度不依賴(lài)于主軸。工件的回轉成形運動(dòng)不是靠機床主軸的回轉運動(dòng)來(lái)實(shí)現，而是靠夾具的回轉運動(dòng)副來(lái)實(shí)現，如采用死頂尖磨外因時(shí)，提高項尖孔質(zhì)量，保證兩頂尖孔的同軸度，對保證工件的形狀精度非常重要。
2.5提高直線(xiàn)運動(dòng)精度
為了提高機械加工的質(zhì)量，通常常采用刮研等方法加工提高機床導軌的加工精度和配合接觸精度：采用靜壓導軌或貼塑導軌提高傲動(dòng)進(jìn)給定位精度和機床精度保持性；選用合理的導軌形狀和導軌組合形式來(lái)提高直線(xiàn)運動(dòng)精度如90°的雙三角形導軌其直線(xiàn)運動(dòng)精度保持性較好，而這種導軌的磨損主要在垂直方向，故對一些在垂直方向是誤差非敏感方向的機床(如臥式車(chē)床)可長(cháng)期保持原有精度。
2.6加工過(guò)程工藝調整
在機械加工的每一個(gè)工序中，為獲得被加工表面的尺寸、形狀和位置精度，總是要對工藝系統進(jìn)行這樣或那樣的調整。由于調整個(gè)可能絕對地準確，因而產(chǎn)生調整誤差。單件、小批生產(chǎn)中普遍采用試切法加工。加工時(shí)先在工件上試切，然后測量、調整再試切，直至符合規定的尺寸要求時(shí)，再正式切削出整個(gè)待加工表面。在成批、大量生產(chǎn)中，廣泛采用調整法(或樣件樣板)。預先調整好刀具與工件的相對位置，并在一批零件的加工過(guò)程中保持這種相對位置不變來(lái)獲得所要求的零件尺寸。在以后的加工免去試切，所以既縮短了調整時(shí)間，又可得到較高的加工精度。
2.7實(shí)行超精密加工
實(shí)行超精密加工也是提高機械加工質(zhì)量的一種措施，超精密加工是指加工精度和表面質(zhì)量超過(guò)當前所用公差標準中最高程度酌加工工藝。精密加工和超精密加工的界限不是固定不變的，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸向前推移。精密加工與超精密加工的主要特點(diǎn)是機床精度高、剛性好，機床具有精確的微量進(jìn)給裝置，機床工作臺低速運動(dòng)穩定性好以及工藝系統抗振性好，此外，還具有如下特點(diǎn)：1）精密和超精密加工都是以精密元件為加工對象，與精密元件密切結合而發(fā)展起來(lái)的，因此不能脫離精密元件搞精密加工。精密加工的方法、設備和對象是互相關(guān)聯(lián)的；2）超精密加工時(shí)，吃刀且極小，是微量切除和超微量切除，因而對刀具刃磨、砂輪修整和機床均有很高的要求；3）精密和超精密加工是一門(mén)綜合性高級技術(shù)，要達到高精度和高表面質(zhì)量，要考慮加工方法、加工工具及其材料的選擇；被加工材料的結構及質(zhì)量、加工設備的結構及技術(shù)性能、測試手段和測試設備的精度；恒溫、凈化、防振的工作環(huán)境，工件的定位與夾緊方式和入的技藝等諸多因素，因此，精密加工和超精密加工是一個(gè)系統工程；4）在精密加工和超精密加工中，檢測和加工聯(lián)系十分緊密，精密測量是精密加工和超精密加工的必要條件，需要具備與加工精度相適應的測量技術(shù)，否則就不能判斷加工精度是否達到要求，也無(wú)法為加工精度的進(jìn)一步提高指出方向。
3結論
總之，為了提高機械加工質(zhì)量與控制，除了以上工藝以外，還要注意保持工藝系統的熱平衡，這樣可使機床作高速空運轉，當機床在較短時(shí)間內達到熱平衡之后，再進(jìn)行加工。必要時(shí)，還可以在機床的適當部位設置控制熱源，人為地給機床加熱，使其盡快地達到熱平衡狀態(tài)。另外精密機床加工時(shí)應盡量避免中途停車(chē)。此外還必須控制加工機械的環(huán)境溫度，精密機床一般安裝在恒溫車(chē)間，其恒溫精度一般控制在+1℃以?xún)龋芗墳?0.5℃。恒溫基數按季節調節一般春、秋為20℃，在夏季取23℃，在冬季可取17℃。以上等因素是機械加工質(zhì)量與控制綜合因素，缺一不可。
機械加工誤差的管控論文
機械加工誤差的管控論文
隨著(zhù)國家經(jīng)濟實(shí)力和整體科技水平的提高，機械工業(yè)的發(fā)展對產(chǎn)品質(zhì)量有更高的要求。而加工精度是衡量零件加工質(zhì)量的主要指標，在機械加工過(guò)程中，會(huì )有很多因素影響工件的加工質(zhì)量，如何使工件的加工達到質(zhì)量要求，以及如何減少各種因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的問(wèn)題，也就是要對影響機械加工精度的因素進(jìn)行分析。在機械加工中，由機床、夾具、刀具與被加工工件一起構成了這一加工過(guò)程的一個(gè)整體，這一整體稱(chēng)為機械加工工藝系統。因而，分析機械加工精度的過(guò)程，也就是分析這一工藝系統在各種不同的工作條件下以各種不同方式（或放大、或縮小）反映工件的加工誤差。而機床、夾具又是這一工藝系統的重要組成部分。下面我們就分析這一工藝系統存在的誤差。
1.機床的幾何誤差
加工中刀具相對于工件的成形運動(dòng)都是通過(guò)機床來(lái)完成的，因而，工件的加工精度在很大的程度上取決于機床的精度。機床的制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。尤其機床的磨損將使機床工作精度下降。
1.1主軸回轉誤差
主軸回轉誤差對于工件的位置精度和形狀精度都會(huì )產(chǎn)生直接的影響，其可以分解為角度擺動(dòng)、軸向跳動(dòng)以及徑向跳動(dòng)。因為存在一定的誤差敏感方向，所以加工表面不同，主軸的徑向跳動(dòng)引起的誤差也不同。比如在車(chē)床上加工內孔或者外圓時(shí)，就會(huì )由于主軸的徑向跳動(dòng)而引起圓度誤差，但是對端面的加工卻沒(méi)有直接的影響；而在車(chē)端面時(shí)，軸向跳動(dòng)又會(huì )引起工件端面的平面度誤差，和端面相對內外圓垂直度的誤差；在車(chē)螺紋時(shí)則會(huì )造成螺距的誤差等。主軸軸向跳運對于內孔或者外圓的精度影響比較小，主軸徑向跳動(dòng)和主軸的角度擺動(dòng)對加工誤差的影響比較相似，區別就在于主軸角度擺動(dòng)除了影響工件加工表面的圓度誤差外，還會(huì )影響到圓柱度誤差。
1.2導軌誤差
導軌是機床上確定各機床部件相對位置關(guān)系的.基準，除了導軌本身的制造誤差外，導軌的安裝質(zhì)量和不均勻磨損也是造成導軌誤差的主要因素。而導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。
1.3傳動(dòng)鏈誤差
工件在切削的過(guò)程中，其表面的成形運動(dòng)是靠一系列的傳動(dòng)機構實(shí)現的。該傳動(dòng)機構包括齒輪、螺母、蝸桿、絲桿等傳動(dòng)元件。由于這些元件會(huì )在裝配、加工以及使用過(guò)程中產(chǎn)生磨損而導致誤差，所以就導致傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。傳動(dòng)線(xiàn)路越長(cháng)、傳動(dòng)機構越復雜，傳動(dòng)誤差就會(huì )相應的越大。影響工件表面加工精度的誤差因素中，主要因素就是機床的傳動(dòng)鏈誤差。
2.夾具的幾何誤差
夾具的作用是使工件相對于機床和刀具具有一個(gè)正確的安裝位置，因此，夾具的制造誤差對工件的加工精度影響很大。一是基準不重合誤差，在零件圖上確定某一表面尺寸、形狀、位置所依據的基準稱(chēng)為設計基準。在工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置所依據的基準稱(chēng)為工序基準。在機床上對工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會(huì )產(chǎn)生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確產(chǎn)生的誤差，夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，其實(shí)際尺寸（或位置）都允許在規定的公差范圍內變動(dòng)。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造的不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱(chēng)為定位副制造不準確誤差。
3.刀具的幾何誤差
任何刀具在切削過(guò)程中，都要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確的選用刀具材料或新型耐磨刀具材料，合理地選用刀具幾何參數和切削用量，均能最大限度地減少刀具磨損。必要時(shí)可以采用補償裝置對刀具的磨損進(jìn)行補償；同時(shí)，對于數控銑來(lái)說(shuō)，裝夾刀具的刀柄以及彈簧夾頭的精度也應該受到一定的重視，這兩者的好壞也反映了主軸回轉的徑向跳動(dòng)對工件的影響。
4.工藝系統受力變形產(chǎn)生的誤差
4.1工件剛度
工藝系統中如果工件剛度相對于機床、夾具、刀具來(lái)說(shuō)比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大。還有加工工藝的安排是否合理也是影響加工精度的一個(gè)非常重要的方面。
4.2刀具剛度
外圓車(chē)刀在加工表面法線(xiàn)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。但在鏜直徑較小的孔時(shí)，刀桿剛度很差，刀桿的受力變形就對孔加工精度有很大影響。
4.3機床部件剛度
機床部件由許多零件組成，機床部件剛度現在尚無(wú)合適的計算方法，目前還是用實(shí)驗方法來(lái)測定。變形與載荷不成線(xiàn)性關(guān)系，加載和卸載曲線(xiàn)不重合，卸載曲線(xiàn)滯后于加載曲線(xiàn)。兩曲線(xiàn)間所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功。第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點(diǎn)，這說(shuō)明有殘余變形存在，必須經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線(xiàn)起點(diǎn)才和卸載曲線(xiàn)終點(diǎn)重合，殘余變形才能逐漸減小到零。
5.工藝系統受熱變形引起的誤差
工藝系統熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的50％。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì )逐漸升高，同時(shí)它們也會(huì )通過(guò)各種傳熱方式向周?chē)奈镔|(zhì)散發(fā)熱量。
6.調整的幾何誤差
在機械加工的每一道工序中，對工藝系統的調整是必不可少的，由于調整不可能絕對地準確，因而在調整過(guò)程中產(chǎn)生誤差。在工藝系統中，刀具、工件在機床上的互相位置精度，是通過(guò)調整機床、夾具、刀具或工件等來(lái)保證的。當機床、夾具、刀具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動(dòng)態(tài)因素時(shí)，調整誤差的影響，對加工精度起到?jīng)Q定性的作用。
7.測量的幾何誤差
零件在加工過(guò)程中和加工完成后進(jìn)行測量時(shí)，由于測量方法、檢測量具精度以及工件等主客觀(guān)因素都直接影響測量精度。
8.結論
加工精度的高低一般都是通過(guò)加工誤差的大小反應出來(lái)的，工藝系統的原始誤差主要有工藝系統的幾何誤差、定位誤差、工藝系統的受力變形引起的加工誤差、工藝系統的受熱變形引起的加工誤差、工件內應力重新分布引起的變形以及原理誤差、調整誤差、測量誤差等。從原始誤差產(chǎn)生的主要來(lái)源看，提高加工精度的途徑有：減小原始誤差；轉移原始誤差；均分原始誤差；均化原始誤差；誤差補償等。因此，我們必須積極采取有效措施，盡量減少原始誤差，進(jìn)而不斷提高加工精度。