机床机械加工误差产生的原因剖析

作者:未知

  摘 要:机械加工误差是反映工件质量的重要依据,一旦误差超过误差允许范围,那么,工件就不再具有使用价值,不仅带来了经济损失,也浪费了机械加工人员的宝贵时间,但只要找出产生误差的具体原因,并利用针对性的解决措施给予解决,才能有效的避免误差或降低误差。本文也主要对机械加工中误差的产生原因进行分析与探讨,并提出一些解决措施,供机械加工人员参考,提高其工件加工质量。
  关键词:机械加工;误差;产生原因;解决措施
   在机械加工中,误差是普遍存在的现象,但在误差允许范围內都属于合格工件,但为了确保工件质量,尽量减少误差,就必须要找出误差产生原因。目前,在机械加工方面,工件尺寸产生误差的原因主要有机床本身存在误差、刀具使用不当导致误差、夹具使用不当造成误差、量具存在误差、加工工艺失误造成误差等,为此,就必须针对不同的误差制定不同的解决措施,才能最大程度的降低误差,提高工件质量。
  1 机械加工产生误差主要原因
  1.1 机床的几何误差
   机床是将金属毛坯经过切削、焊接、挤压、锻造等方式加工成机械零件的,现阶段的机械半成品以及成品生产都是通过车床进行加工制作的,因此可以说通过机床加工是导致机械产生误差的主要原因之一。机床使用夹具将工件固定,然后通过高速旋转的刀具对其实行各种切削工作,所以机床的工作精确度直接影响着加工机械零件的尺寸精度。其中机床工作精度主要包括机床主轴的旋转精度、导轨精度以及传动链的精度。
   机床主轴是刀具或装夹工件的基准,同时主轴还能把动力和运动传给所有需要加工的工件和刀具,因此主轴回转的误差往往会直接导致和影响整个被加工零部件的精度。主轴回转误差通常都是指主轴每一个瞬间的真实回转轴线相对其平均回转轴线的一个变动量。它通常都是分为轴向窜动、角度摆动和径向圆跳动三种形式进行研究和分析的。引发和产生主轴径向回转误差原因主要有:轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴几段轴颈的同轴度误差、主轴绕度等。不过它们对主轴径向回转精度的影响大小,一般情况下都是随具体的加工方式而改变的。轴承承载端面和主轴轴肩端面对主轴回转轴线,就极易产生轴向窜动,所以就会产生垂直度的误差。加工方法的不同,所引起的主轴回转误差的加工误差也不一样。在车床加工内孔和外圆的时候,主轴径向回转误差通产还能引起工件的圆柱度和圆度误差,不过一般情况下是对加工工件的端面不会产生影响的。主轴轴向回转误差通常对加工内孔和外圆的影响起不到太大的作用,不过对于加工端面的平面度和垂直度则有着至关重要的影响。在车螺纹的时候,主轴向回转误差还能导致被加工螺纹的导程产生相应周期性的误差。
  1.2 刀具、夹具及定位基准产生的误差
   任何刀具在切削过程中,都不可避免要产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理地选用刀具几何参数和切削用量,正确地采用冷却液等,均能最大限度地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
   夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确,他们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。但是如果定位误差变动超出了公差允许的范围,就会引起工件和夹具存在间隙,并且在机械加工过程中产生较大的位置变动量,从而导致机械加工零件产生误差。
  1.3 工艺系统受力变形产生的误差
   机械加工过程中由于工艺系统受力变形产生的误差主要由工件刚度、刀具刚度以及机床部件刚度三方面因素所决定的。其中工件刚度如果低于机床、刀具以及夹具的刚度,则在主轴高速旋转以及切削的过程中,就会由于工件的刚度不足产生变形从而影响了机械零件的加工精度;如果使用外圆车刀进行机械零件加工时,其刚度影响产生的变形可以忽略不计,但是对于加工直径较小的内孔工件时,刀具刚度较差很容易在高速运转过程中产生形变,影响到内孔的加工尺寸;机床内部具有很多复杂的零部件,所以各种零部件的刚度对机械零件加工误差也有一定的影响。
  2 对机械加工中的误差进行改进的有效措施
  2.1 直接减小或消除误差法
   提高工件加工时所使用的机床、夹具、量具及工具的精度,控制工艺系统受力、受热变形等均可到目的。为提高加工精度,该法应在查明产生加工误差的主要因素后根据具体情况进行实施。对精密零件的加工,应尽可能提高所用机床的精度,并控制加工过程中的变形,对低刚度零件的加工,主要是减少工件的受力变形,对成形面零件的加工,主要是减少成型刀具的形状误差及道具的安装误差。
  2.2 补偿或抵消误差法
   误差补偿法,是人为的造成一种新的误差去抵消原来工艺系统中的原始误差。误差抵消法是利用原有的一种误差去抵消另一种误差,尽量使两者等值,反向。两种方法无本质区别,生产中统称为误差补偿。
  2.3 误差转移法
   对工艺系统的原始误差,可在一定条件下使其转移到不受影响加工精度的方向或误差的非重要方向。这样就可以在不减少原始误差的情况下,获得较高的加工精度。通过误差转移的方法,能够用一般精度的机床加工高精度的零件。如镗床镗孔,孔系的位置精度和空间局的尺寸精度都依靠镗模和镗杆的精度来保证,若镗杆与机床主轴之间采用桡性联接传动,可是机床误差与加工精度无关。
   在加工的装配中,有些精度问题涉及到零件间的相互关系,相当复杂。如果单纯的提高零部件的精度来满足设计要求,有时不仅困难,设置不可能。
  3 结语
   总之,误差过大不仅可以影响工件的加工精度及质量,通常也造成工件的报废,但对于机械加工而言,误差是难以避免的,所以,必须要找出误差的具体原因,并根据不同的原因制定不同的解决措施,才能使误差得到有效的控制。
  参考文献:
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  [2]李顺,杜磊,郭忠华.机械加工精度的影响因素及提高措施探析[J].科技创新与应用,2015(05):72.
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