提高机械加工精度的方法
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零件在加工完成后,实际的几何参数与理想的几何参数之间会存在一定差别,也就是所说的零件的加工精度。零件在按照加工工艺要求加工的过程中,加工的精度会受到机床、夹具的安装误差、刀具的误差等一些因素的影响,这些因素影响到刀具与工件的运动,改变了相互之间对应的位置关系,造成零件加工完成后,与理想要求存在误差。要提高机械的加工精度,首先要了解影响机械加工精度的因素。
影响机械加工精度的原因
零件的加工精度主要受一些工艺系统几何误差及受力变形产生的误差的影响。
1、工艺系统几何误差主要包括:
加工原理的误差。零件所采用的加工原理,在实际的加工过程中,是通过近似的轮廓加工而实现零件形状,只要保证所采用的加工原理的误差在合理的误差范围内即可。
机床自身的误差。机床的安装误差以及制造误差都会对零件的加工精度产生影响,特别要注意的有:机床主轴的回转误差,机床导轨的误差以及传动链的误差对零件的加工精度影响较大。因此,机床在制造的过程中,必须要保证机床主轴的回转误差在合理范围内,机床的导轨要保证水平面内和垂直面内的直线度以及前后导轨的平行度,机床的传动链要保证精确的制造及装配,从而最大限度的减小机床系统的误差对零件加工精度的影响。
夹具的误差。夹具自身的制造误差以及零件在装夹过程中所产生的误差,对零件的加工精度有很大的影响。针对要加工的零件选取最合理的夹具,并且夹具的制造精度要在合理的范围内,零件在装夹过程中,也要按照规范要求装夹零件。
加工刀具的误差。刀具制造的误差、安装的误差以及加工过程中的磨损量对零件的加工精度都存在影响。提高刀具的制造精度,保证装配的精度,可以最大化减小刀具误差对零件加工精度的影响。
定位误差。零件在加工过程中,对零件上的几何要素加工定位时,所选用的基准与所设计的基准不重合,产生定位误差。
2、工艺系统受力变形产生的误差
零件在加工过程中,由于传动力、切削力、惯性力、夹具的夹紧力等力的作用,会使零件产生一定的弹性变形,造成零件外形尺寸与理想尺寸的差别,产生加工误差。
零件自身的刚度产生的误差。工艺系统中由于零件的刚度相对于刀具及夹具来讲较低,在切削过程中,切削力对工件的影响就比较大,工件的变形量会比较大,因此要保证工件的刚度在合理的范围内。
刀具的刚度产生的误差。如果刀具刚度较差,特别是当刀具的长径比很大的时候,如果刀具刚度不够,会对加工产生很大的误差影响。
机床零部件的刚度产生的误差。机床零部件在机床工作过程中,会受到一定的外部载荷,当外部载荷除去后,零部件能否回到受载之前的位置,对零件的加工精度也会产生影响。
工艺系统受热变形产生的误差。系统受热变形会对零件的加工精度产生很大的影响,特别是在精密加工的零件中,温度对于加工精度的影响很大,因此,对于工艺系统所在环境的温度也要注意保持。
提高机械加工精度的方法
提高机械加工的精度从两个方面分析:一是减小工艺系统的原始误差;二是提高工艺系统的精度。
减小工艺系统的原始误差
(1)减小原始误差。这是基本的方法,在对工艺系统产生的加误差查清后,通过一些方法消除这些误差对加工精度造成的影响,比如对于长径比大的刀具,要采用刚度较高的合金钢。对于夹具与工件的装配误差,要重新调整夹具与工件的位置。
(2)补偿原始误差。有两种途径可以对工艺系统的原始误差进行补偿,一种是人为的制造出一种误差,使之能抵消工艺系统的原始误差;另一种方法是利用原有的误差去抵消工艺系统的原始误差,尽量保证两种误差的大小相等,方向相反,从而减小工艺系统的原始误差,提高零件的加工精度。
(3)转移原始误差。这种方法的原理是将工艺系统的原始误差从零件的重要尺寸位置转移到非重要的尺寸位置上,从而使原始误差反应在零件的加工精度上的影响减小,提高了加工的精度
(4)均化原始误差。这种方法的实质就是通过两个联系密切的表面,对它们进行比较,然后找到两个表面间的不同,互相进行了修正,使零件加工表面的误差不断的均化。
2、提高工艺系统的精度
(1)提高机床自身的精度,包括主轴精度、导轨精度、传动链精度等,还要提高切削刀具、夹具的精度,避免这些精度因素对零件的加工精度产生影响。
(2)控制工艺系统的受力大小、热变形量、机床零部件因受力而存在的内应力,直接从根本上减小工艺系统的原始误差,提高零件的加工精度。
(3)对于可能产生原始误差的因素进行分析,根据实际的情况采取相应的解决方法。
(4)对于加工一些特殊的零件,要保证刀具具有一定的刚度,并且减小刀具的成形误差及刀具的安装误差,降低原始的误差。
(5)采用传动比精确的传动元件,并且适应有提高传动部件的精度,可以很好的提高工艺系统的传动精度,在满足传动精度的前提下,还要尽量的缩短传动链,避免过长的传动链产生额外的误差。
三、结束语
要提高机械系统的加工精度,在对影响加工精度的因素进行分析后,首先要从根本上消除原始误差对于零件加工精度的影响,对工艺系统的主轴精度、导轨精度、工艺系统传动链精度、刀具的误差、夹具的误差以及工艺系统零部件的刚性要先查清,看是否能够保证所加工零件的精度,除此这外还要注意零件加工后的内应力对加工精度的影响。总之,要从各个角度考量,对影响零件加工精度的因素彻底分析清楚,保证加工出零件的质量。
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