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(shí)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(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和相互位置)對(duì)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(gè)零件都加工得絕對(duì)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(duì)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(shí)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(huì)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(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(duì)機(jī)床、刀具、夾具進(jìn)行調(diào)整，井在試切幾個(gè)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(duì)位置，由于調(diào)整不可能絕對(duì)精確，因而就會(huì)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(huì)影響在調(diào)整時(shí)所獲得的工件與刀具之間的相對(duì)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(dòng)誤差。在加工過程中，還必須對(duì)工件進(jìn)行測(cè)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(cè)量方法和量具、量?jī)H也不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，因此測(cè)量誤差也是一項(xiàng)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(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(huì)在實(shí)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(huì)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(dòng)或刀刃輪廓近似后往往可簡(jiǎn)化工藝過程，簡(jiǎn)化機(jī)床和刀具的設(shè)計(jì)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(shí)，當(dāng)車床的前后導(dǎo)軌不平行，存在扭曲時(shí)，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(duì)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(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(zhuǎn)中心在不斷變化，所以實(shí)際誤差是上述三種運(yùn)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(nèi)表面的不同部位接觸，因而當(dāng)滑動(dòng)軸承內(nèi)孔有圓度誤差時(shí)，將使主軸在回轉(zhuǎn)的過程中產(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(duì)回轉(zhuǎn)誤差的影響

采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的機(jī)床中，滾道形狀誤差對(duì)不同機(jī)床的影響是不同的。對(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)加工精度的影響

主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響，取決于不同截面內(nèi)主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心相對(duì)于刀尖位置變化情況。而這種變化應(yīng)重點(diǎn)分析在加工誤差敏感方向上的影響。對(duì)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(duì)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(duì)加工精度的影響進(jìn)行分析。主軸純徑向圓跳動(dòng)誤差對(duì)于孔加工時(shí)，鏗出的孔是長(zhǎng)短軸不變或變化的橢圓柱。車削時(shí)，主軸純徑向圓跳動(dòng)對(duì)工件的`圓度誤差影響很小，車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(duì)內(nèi)外圓柱面的加工沒有影響，但在加工端面時(shí)，會(huì)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(shí)產(chǎn)生螺距誤差。主軸軸線產(chǎn)生純角度擺動(dòng)，在車削時(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)使主軸軸線與工作臺(tái)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(dòng)不是靠機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，而是靠夾具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副來實(shí)現(xiàn)，如采用死頂尖磨外因時(shí)，提高項(xiàng)尖孔質(zhì)量，保證兩頂尖孔的同軸度，對(duì)保證工件的形狀精度非常重要。

2.5提高直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)精度如90°的雙三角形導(dǎo)軌其直線運(yùn)動(dòng)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(duì)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(zhǎng)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(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(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整。由于調(diào)整個(gè)可能絕對(duì)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(shí)先在工件上試切，然后測(cè)量、調(diào)整再試切，直至符合規(guī)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(diào)整法(或樣件樣板)。預(yù)先調(diào)整好刀具與工件的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對(duì)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(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(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(diǎn)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(tái)低速運(yùn)動(dòng)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(diǎn)：1）精密和超精密加工都是以精密元件為加工對(duì)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(duì)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(duì)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(jí)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(cè)試手段和測(cè)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(gè)系統(tǒng)工程；4）在精密加工和超精密加工中，檢測(cè)和加工聯(lián)系十分緊密，精密測(cè)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(cè)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(shí)間內(nèi)達(dá)到熱平衡之后，再進(jìn)行加工。必要時(shí)，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(shí)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(jí)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(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和整體科技水平的提高，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展對(duì)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(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(dá)到質(zhì)量要求，以及如何減少各種因素對(duì)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(duì)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(gè)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、或縮小）反映工件的加工誤差。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(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)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?yàn)榇嬖谝欢ǖ恼`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。比如在車床上加工內(nèi)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(duì)端面的加工卻沒有直接的影響；而在車端面時(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(duì)內(nèi)外圓垂直度的誤差；在車螺紋時(shí)則會(huì)造成螺距的誤差等。主軸軸向跳運(yùn)對(duì)于內(nèi)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(duì)加工誤差的影響比較相似，區(qū)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(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)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(dòng)鏈誤差

工件在切削的過程中，其表面的成形運(yùn)動(dòng)是靠一系列的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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、加工以及使用過程中產(chǎn)生磨損而導(dǎo)致誤差，所以就導(dǎo)致傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。傳動(dòng)線路越長(zhǎng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，傳動(dòng)誤差就會(huì)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(dòng)鏈誤差。

2.夾具的幾何誤差

夾具的作用是使工件相對(duì)于機(jī)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(duì)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(jì)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(duì)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(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就會(huì)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(duì)準(zhǔn)確，其實(shí)際尺寸（或位置）都允許在規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動(dòng)。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(dòng)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(shí)可以采用補(bǔ)償裝置對(duì)刀具的磨損進(jìn)行補(bǔ)償；同時(shí)，對(duì)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(dòng)對(duì)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(duì)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(duì)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(jì)。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(duì)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(jì)算方法，目前還是用實(shí)驗(yàn)方法來測(cè)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(diǎn)，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(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)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(duì)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(jī)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(duì)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(duì)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(dòng)態(tài)因素時(shí)，調(diào)整誤差的影響，對(duì)加工精度起到?jīng)Q定性的作用。

7.測(cè)量的幾何誤差

零件在加工過程中和加工完成后進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量方法、檢測(cè)量具精度以及工件等主客觀因素都直接影響測(cè)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(cè)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)取Ｒ虼耍覀儽仨毞e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。