基于机械加工误差产生的原因及措施研究

作者:未知

  摘 要:在日常的机械加工过程中,难以控制的,会出现许许多多的误差,有的误差可能无足轻重,但有的误差一旦产生或许就“失之毫厘,差之千里”了。因此本篇论文就从机械加工误差产生的原因为切入点,进而探讨如何切实高效的规避这些误差,提出解决措施。
  关键词:机械加工;误差原因;措施研究
  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.017
  1 机械加工误差的定义
   机械加工误差通常指的是,在具体加工操作过程中,实际加工后的几何参数与预先规定的几何参数之间存在偏差的程度,包括几何尺寸、几何形状和相互位置。与之相对应的,实际和理想几何参数之间的相符合程度就是加工精度。加工误差和加工精度呈反比例函数,符合程度与加工精度呈正比例函数。其实,加工精度和加工误差所反映的问题是相一致的,只不过是换了另一种谈法而已,本质上是相同的。
   而我们之所以去分析研究这种误差,其意义在于我们可以通过找到各类误差的产生原因,来规避机械加工误差,从而达到加工精准度的大幅度上升。
  2 机械加工误差的原因
   工艺系统的组成部分包括机床、刀具、夹具和工件,而如果这些系统部分产生了原始误差,就会造成机械加工误差的存在。因此在分析为什么会产生机械加工误差时,其实是在剖析原始误差出现的成因。
   (1)加工原理的原始误差。在大多数条件下,为了能够实现工件表面与理想几何参数的契合,就要求工件的运动与刀具的运动产生某种关联。这个运动联系其实就是加工原理。不过在理想几何参数下,加工原理相对而言是几乎不会存在误差的,这就要求高超精密的技术来研制机床或夹具,如果在刀具加工的过程中,没有完全根据理想几何参数进行,只是按照相近的加工运动或者类似的刀具轮廓,就容易引发原理误差。
   (2)机床误差的原始误差。在具体操作过程中,不管是机床的制作,还是机床的安装过程,必然会出现一定的磨损,从而导致机床误差的产生。
   尽管工厂方面在出厂之前,会进行对于机床的核查工作,不过一般来说,检测机床的重点在于关键零部件的大致位置和轮廓上,而且还是在没有削切荷载的状态下,因而在这种情况下的检测,所能呈现的只是机床误差中的静误差。
   静误差大致包括以下这么三种:
   1)导轨误差。导轨在使用和安装过程中产生的不同程度的磨损,甚至在导轨的研制过程中也会出现一定程度上的误差,这些都是导轨误差出现的成因。2)主轴误差。一方面,主轴的轴颈在制造过程中,它的圆度和同轴度都是很难掌握的,因此这极易产生误差。另一方面,轴承不仅在制作过程中会产生误差,轴承和轴承二者彼此之间也会产生同轴度误差。正是这些因素的交错纵横,才极易导致主轴误差的产生。3)传动链误差。传动元件在制作时,很容易发生安装、几何、运转和运动过程中的偏差,如果传动链末端的元件在转动时,发生了偏差现象,这就表明引发了传动链误差。
   (3)刀具误差的原始误差。刀具在长时间的使用加工过程中必然会产生不同程度上的削损,一旦刀具产生损耗,就会降低工件制作的精准度,从而导致了误差的产生。
   (4)定位、调整与安装误差。定位元件是用来确定工件在安装时所处的位置的元件,在制作定位元件的过程中,必然会产生一定的误差,从而导致工件在安装过程中必然会产生误差。除此之外,工件的调整与安装过程通常都是通过人工来进行的,如果人工技术达不到,其精准度就会下降,因此就会存在调整与安装误差。
   (5)由于变形引发的误差。工艺系统的受力变形、热变形,以及内应力引起的变形,都会导致由于变形而引发的误差。
   机械加工时,在进行切削的过程当中,难以避免的,会产生一个力的作用,不仅如此,还会出现切削热和摩擦热,这些力度、热度作用在工艺系统的各组成部分上,就会导致不同程度的变形,从而致使变形误差的产生。
   由于冷热加工的不均匀,就会导致内部组织的体积发生改变,这样一来,就会产生内应力,从而导致变形误差。
  3 减少机械加工误差的措施
   剖析了引起机械加工误差的成因后,我们不难发现,机械加工误差几乎是必然存在的,我们能做的,就是尽最大力量,规避和降低误差,提升机械加工的精准度。
   (1)针对刀具磨损的措施。一般情况,针对刀具磨损有这些措施:首先,可以挑选质量上乘的刀具;其次,在使用刀具时,可以注意一下规范的使用方法;使用完刀具后,要进行良好的保存措施,使用正确的磨刀方式,选用优良的冷却液等。
   (2)针对工艺系统变形的措施。首先可以提高工艺系统的刚度,降低材料的削切使用量,使变动幅度值缩减。
   其次,还可以采取措施,通过一定的热加工,降低磨损度,使工件的韧性更加匀和,均衡中间构造。
   除此之外,还可以更改进给方向,逆向而行,加大进给来进行切削,清除工艺系统的变形,从而降低机械加工由于变形而引发的误差。
   (3)通过就地加工提高精度。在机械加工或者安装过程中,许多工件的加工并不是独立进行的,因为很多部件都是互相有所联系的,按照平常的机械加工步骤,很容易产生无法规避的误差,但是如若采取就地加工的途径,往往能够从很大程度上避免这些误差,不仅如此,还能够大大地提升机械加工的精准度。
   (4)采取转移、补偿的方式降低误差。很多情况下,一些机械加工的误差无论采取什么措施都是难以避免的,因此不如转换思路,采取转移或者补偿的方式来缩减误差。可以通过从工艺系统、夹具上面寻找突破点,来找到既能够转移误差,又不会对机械加工的精准度产生过多的负面影响的方法;或者也可以通过人工的逆向加工,来进行误差抵消、补偿,从而提升机械加工的精准度。
  4 结束语
   在机械加工过程中,实现机械加工误差的降低,以及机械加工精准度的提升,是机械工作者们一以贯之的渴求。而经过剖析引起机械加工误差的成因后,我们才能发现高效有用的解决措施并运用到机械加工的过程中去,提升机械加工工艺的品质。
  参考文献:
  [1]黄安乐.浅析机械加工误差产生原因及消除措施[J].中国新技术新产品,2011(22):151.
  [2]向大学,刘明生.机械加工误差产生的原因及改进措施[J].制造業自动化,2012,34(12):43-45.
  课题名称:创新创业教育与工程训练教育融合的研究编号:(2018-cg02)
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