機(jī)械加工質(zhì)量管控論文(機(jī)械加工誤差的管控論文)

機(jī)械加工質(zhì)量管控論文

機(jī)械加工質(zhì)量管控論文

在機(jī)械制造中零件加工精度決定著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，機(jī)械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)，包括機(jī)械零件的尺寸、形狀和相互位置，與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。在機(jī)械加工過程中，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際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和相互位置)對理想幾何參數(shù)的偏離程度叫加工誤差。從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒有必要把每個零件都加工得絕對精確，允許有一定的加工誤差。因此，滿足零件使用性能，在零件圖樣標(biāo)注的尺寸、形狀和相互位置允許誤差范圍稱為公差。

1影響機(jī)械加工質(zhì)量的幾種因素分析

要想分析影響機(jī)械加工質(zhì)量的因素，就必須先要要弄清各種影響機(jī)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(guī)律，只要掌握和控制影響機(jī)械加工誤差的方法，才能獲得預(yù)期的加工精度，必要時能找出進(jìn)一步提高機(jī)械加工精度的方法和途徑。

1.1加工誤差性質(zhì)和類型

零件的加工過程中可能出現(xiàn)種種的原始誤差，它們會引起工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)相互位置關(guān)系的變化而造成加工誤差。如裝夾工件時由夾具產(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(jī)床、刀具、夾具進(jìn)行調(diào)整，井在試切幾個工件后再進(jìn)行精確微調(diào)，才能使工件和刀具之間保持正確的相對位置，由于調(diào)整不可能絕對精確，因而就會產(chǎn)生調(diào)整誤差。另外機(jī)床、刀具、夾具本身的制造誤差在加工前就已經(jīng)存在了。這類原始誤差稱為工藝系統(tǒng)的幾何誤差。由于在加工過程中產(chǎn)生了切削力、切削熱和摩擦，它們將引起工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形和磨損，這些都會影響在調(diào)整時所獲得的工件與刀具之間的相對位置，造成種種加工誤差。這類在加工過程中產(chǎn)生的原始誤差稱為工藝系統(tǒng)的動誤差。在加工過程中，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(tǒng)是否需要重新調(diào)整，任何測量方法和量具、量僅也不可能絕對準(zhǔn)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(yùn)動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線齒輪；在數(shù)控機(jī)床上用直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)方法加工復(fù)雜曲面s在普通公制絲杠的車床上加工英制螺紋等，都會在實際生產(chǎn)中，采用理論上完全準(zhǔn)確的方法進(jìn)行加工往往會使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刀具制造困難導(dǎo)致加工效率降低。擔(dān)通過成形運(yùn)動或刀刃輪廓近似后往往可簡化工藝過程，簡化機(jī)床和刀具的設(shè)計和制造，提高生產(chǎn)率，降低成本，但由此帶來的原理誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)(一般原理誤差應(yīng)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(dǎo)軌的平行度誤差

加工機(jī)械時，當(dāng)車床的前后導(dǎo)軌不平行，存在扭曲時，刀架生產(chǎn)傾倒。因此車床和外因磨床前后導(dǎo)軌的平行度誤差對加工精度的影響很大。除導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損以及機(jī)床的安裝也是造成導(dǎo)軌誤差的重要原因。

2提高和控制機(jī)械加工質(zhì)量的途徑

2.1降低主軸回轉(zhuǎn)誤差

為了分析的方便，可以將主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動誤差分解為三種基本形式：純徑向園跳動、純軸向竄動和純角向擺動。由于主軸實際回轉(zhuǎn)中心在不斷變化，所以實際誤差是上述三種運(yùn)動形式合成，所產(chǎn)生的一個瞬時值。是以某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸，因而當(dāng)滑動軸承內(nèi)孔有圓度誤差時，將使主軸在回轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生徑向跳動，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減少滑動軸承對回轉(zhuǎn)誤差的影響

采用滾動軸承結(jié)構(gòu)的機(jī)床中，滾道形狀誤差對不同機(jī)床的影響是不同的。對于車床類機(jī)床，由于軸承承載區(qū)位置基本上不變，故滾動軸承內(nèi)環(huán)滾道的圓度是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素，而對于鏗床類機(jī)床，由于軸承承載區(qū)位置是不斷變化的，滾動軸承外環(huán)滾道的圓度是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素。

2.3控制主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響

主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響，取決于不同截面內(nèi)主軸瞬時回轉(zhuǎn)中心相對于刀尖位置變化情況。而這種變化應(yīng)重點分析在加工誤差敏感方向上的影響。對于刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床，加工誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化，如螳床；對于工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床，加工誤差敏感方向和切削力方向均保持不變，如車床。下面以車床、程床為例，就主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種基本形式對加工精度的影響進(jìn)行分析。主軸純徑向圓跳動誤差對于孔加工時，鏗出的孔是長短軸不變或變化的橢圓柱。車削時，主軸純徑向圓跳動對工件的`圓度誤差影響很小，車出的工件表面接近于一個真圓。主軸純軸向竄動誤差對內(nèi)外圓柱面的加工沒有影響，但在加工端面時，會使加工出的工件端面與內(nèi)外圓軸線不垂直，產(chǎn)生平面度誤差，加工螺紋時產(chǎn)生螺距誤差。主軸軸線產(chǎn)生純角度擺動，在車削時工件同一截面的園度誤差小，但是會產(chǎn)生圓柱度誤差。鏜孔時，純角度擺動使主軸軸線與工作臺導(dǎo)軌不平行，使鏗出的孔呈橢圓形。

2.4提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施

提高主軸回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)精度不依賴于主軸。工件的回轉(zhuǎn)成形運(yùn)動不是靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動來實現(xiàn)，而是靠夾具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動副來實現(xiàn)，如采用死頂尖磨外因時，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提高直線運(yùn)動精度

為了提高機(jī)械加工的質(zhì)量，通常常采用刮研等方法加工提高機(jī)床導(dǎo)軌的加工精度和配合接觸精度：采用靜壓導(dǎo)軌或貼塑導(dǎo)軌提高傲動進(jìn)給定位精度和機(jī)床精度保持性；選用合理的導(dǎo)軌形狀和導(dǎo)軌組合形式來提高直線運(yùn)動精度如90°的雙三角形導(dǎo)軌其直線運(yùn)動精度保持性較好，而這種導(dǎo)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(jī)床(如臥式車床)可長期保持原有精度。

2.6加工過程工藝調(diào)整

在機(jī)械加工的每一個工序中，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(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整。由于調(diào)整個可能絕對地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。單件、小批生產(chǎn)中普遍采用試切法加工。加工時先在工件上試切，然后測量、調(diào)整再試切，直至符合規(guī)定的尺寸要求時，再正式切削出整個待加工表面。在成批、大量生產(chǎn)中，廣泛采用調(diào)整法(或樣件樣板)。預(yù)先調(diào)整好刀具與工件的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對位置不變來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(diào)整時間，又可得到較高的加工精度。

2.7實行超精密加工

實行超精密加工也是提高機(jī)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)量超過當(dāng)前所用公差標(biāo)準(zhǔn)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是機(jī)床精度高、剛性好，機(jī)床具有精確的微量進(jìn)給裝置，機(jī)床工作臺低速運(yùn)動穩(wěn)定性好以及工藝系統(tǒng)抗振性好，此外，還具有如下特點：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(jié)合而發(fā)展起來的，因此不能脫離精密元件搞精密加工。精密加工的方法、設(shè)備和對象是互相關(guān)聯(lián)的；2）超精密加工時，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(jī)床均有很高的要求；3）精密和超精密加工是一門綜合性高級技術(shù)，要達(dá)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(jié)構(gòu)及質(zhì)量、加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能、測試手段和測試設(shè)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系統(tǒng)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(yīng)的測量技術(shù)，否則就不能判斷加工精度是否達(dá)到要求，也無法為加工精度的進(jìn)一步提高指出方向。

3結(jié)論

總之，為了提高機(jī)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(tǒng)的熱平衡，這樣可使機(jī)床作高速空運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)床在較短時間內(nèi)達(dá)到熱平衡之后，再進(jìn)行加工。必要時，還可以在機(jī)床的適當(dāng)部位設(shè)置控制熱源，人為地給機(jī)床加熱，使其盡快地達(dá)到熱平衡狀態(tài)。另外精密機(jī)床加工時應(yīng)盡量避免中途停車。此外還必須控制加工機(jī)械的環(huán)境溫度，精密機(jī)床一般安裝在恒溫車間，其恒溫精度一般控制在+1℃以內(nèi)，精密級為+0.5℃。恒溫基數(shù)按季節(jié)調(diào)節(jié)一般春、秋為20℃，在夏季取23℃，在冬季可取17℃。以上等因素是機(jī)械加工質(zhì)量與控制綜合因素，缺一不可。

機(jī)械加工誤差的管控論文

機(jī)械加工誤差的管控論文

隨著國家經(jīng)濟(jì)實力和整體科技水平的提高，機(jī)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(biāo)，在機(jī)械加工過程中，會有很多因素影響工件的加工質(zhì)量，如何使工件的加工達(dá)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題，也就是要對影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行分析。在機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具與被加工工件一起構(gòu)成了這一加工過程的一個整體，這一整體稱為機(jī)械加工工藝系統(tǒng)。因而，分析機(jī)械加工精度的過程，也就是分析這一工藝系統(tǒng)在各種不同的工作條件下以各種不同方式（或放大、或縮?。┓从彻ぜ募庸ふ`差。而機(jī)床、夾具又是這一工藝系統(tǒng)的重要組成部分。下面我們就分析這一工藝系統(tǒng)存在的誤差。

1.機(jī)床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運(yùn)動都是通過機(jī)床來完成的，因而，工件的加工精度在很大的程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床的制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。尤其機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。

1.1主軸回轉(zhuǎn)誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差對于工件的位置精度和形狀精度都會產(chǎn)生直接的影響，其可以分解為角度擺動、軸向跳動以及徑向跳動。因為存在一定的誤差敏感方向，所以加工表面不同，主軸的徑向跳動引起的誤差也不同。比如在車床上加工內(nèi)孔或者外圓時，就會由于主軸的徑向跳動而引起圓度誤差，但是對端面的加工卻沒有直接的影響；而在車端面時，軸向跳動又會引起工件端面的平面度誤差，和端面相對內(nèi)外圓垂直度的誤差；在車螺紋時則會造成螺距的誤差等。主軸軸向跳運(yùn)對于內(nèi)孔或者外圓的精度影響比較小，主軸徑向跳動和主軸的角度擺動對加工誤差的影響比較相似，區(qū)別就在于主軸角度擺動除了影響工件加工表面的圓度誤差外，還會影響到圓柱度誤差。

1.2導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對位置關(guān)系的.基準(zhǔn)，除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的安裝質(zhì)量和不均勻磨損也是造成導(dǎo)軌誤差的主要因素。而導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。

1.3傳動鏈誤差

工件在切削的過程中，其表面的成形運(yùn)動是靠一系列的傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的。該傳動機(jī)構(gòu)包括齒輪、螺母、蝸桿、絲桿等傳動元件。由于這些元件會在裝配、加工以及使用過程中產(chǎn)生磨損而導(dǎo)致誤差，所以就導(dǎo)致傳動鏈的傳動誤差。傳動線路越長、傳動機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，傳動誤差就會相應(yīng)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(jī)床的傳動鏈誤差。

2.夾具的幾何誤差

夾具的作用是使工件相對于機(jī)床和刀具具有一個正確的安裝位置，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(zhǔn)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(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。在機(jī)床上對工件進(jìn)行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，就會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。二是定位副制造不準(zhǔn)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(zhǔn)確，其實際尺寸（或位置）都允許在規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造的不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

3.刀具的幾何誤差

任何刀具在切削過程中，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(shù)和切削用量，均能最大限度地減少刀具磨損。必要時可以采用補(bǔ)償裝置對刀具的磨損進(jìn)行補(bǔ)償；同時，對于數(shù)控銑來說，裝夾刀具的刀柄以及彈簧夾頭的精度也應(yīng)該受到一定的重視，這兩者的好壞也反映了主軸回轉(zhuǎn)的徑向跳動對工件的影響。

4.工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差

4.1工件剛度

工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機(jī)床、夾具、刀具來說比較低，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非常重要的方面。

4.2刀具剛度

外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。但在鏜直徑較小的孔時，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(jī)床部件剛度

機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度現(xiàn)在尚無合適的計算方法，目前還是用實驗方法來測定。變形與載荷不成線性關(guān)系，加載和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線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(fù)不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，必須經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才能逐漸減小到零。

5.工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)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可占工件總誤差的50％。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也會通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)散發(fā)熱量。

6.調(diào)整的幾何誤差

在機(jī)械加工的每一道工序中，對工藝系統(tǒng)的調(diào)整是必不可少的，由于調(diào)整不可能絕對地準(zhǔn)確，因而在調(diào)整過程中產(chǎn)生誤差。在工藝系統(tǒng)中，刀具、工件在機(jī)床上的互相位置精度，是通過調(diào)整機(jī)床、夾具、刀具或工件等來保證的。當(dāng)機(jī)床、夾具、刀具和工件毛坯等的原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動態(tài)因素時，調(diào)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

零件在加工過程中和加工完成后進(jìn)行測量時，由于測量方法、檢測量具精度以及工件等主客觀因素都直接影響測量精度。

8.結(jié)論

加工精度的高低一般都是通過加工誤差的大小反應(yīng)出來的，工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測量誤差等。從原始誤差產(chǎn)生的主要來源看，提高加工精度的途徑有：減小原始誤差；轉(zhuǎn)移原始誤差；均分原始誤差；均化原始誤差；誤差補(bǔ)償?shù)?。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。