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引起机械加工误差的原因分析论文
引起机械加工误差的原因分析论文 关键词:加工精度;误差 摘要:在机械加工过程中,往往有很多因素影响工件的最终加工质量,如何使 工件的加工达到质量要求,如何减少各种因素对加工精度的影响,就成为加工前 必须考虑的事情,也就是要对影响机械加工精度的因素进行分析。本文结合自己 多年的实践经验,就影响机械加工精度的因素作一阐述。
在机械加工过程中,往往有很多因素影响工件的最终加工质量,如何使工 件的加工达到质量要求,如何减少各种因素对加工精度的影响,就成为加工前必 须考虑的事情,也就是要对影响机械加工精度的因素进行分析。
一、概述 1.1加工精度与加工误差:加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺 寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。
1.2加工经济精度:由于在加工过程中有很多因素影响加工精度,所以同 一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。某种加工方法的加 工经济精度不应理解为某一个确定值,而应理解为一个范围,在这个范围内都可 以说是经济的。
1.3原始误差:工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误 差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、 工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
1.4研究机械加工精度的方法:分析计算法和统计分析法。
二、工艺系统集合误差 2.1机床的几何误差:加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机 床完成的,因此,工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误 差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床 的磨损将使机床工作精度下降。
2.1.1主轴回转误差,机床主轴是装夹工件或刀具的基准,并将运动和动力传给工件或刀具,主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
2.1.2导轨误差,导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准,也是 机床运动的基准。除了导轨本身的制造误差外,导轨的不均匀磨损和安装质量, 也使造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。
2.1.3传动链误差,传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的 误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
2.2刀具的几何误差:刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不 同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时,刀具的制造误差会直接影响工件 的加工精度;
而对一般刀具(如车刀等),其制造误差对工件加工精度无直接影响。
2.3夹具的几何误差:夹具的作用时使工件相当于刀具和机床具有正确的 位置,因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。
三、定位误差 3.1基准不重合误差:定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合 误差,只有在采用调整法加工时才会产生,在试切法加工中不会产生。
3.2定位副制造不准确误差:工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位 元件来确定的。基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相 同,定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。
四、工艺系统受力变形引起的误差 4.1基本概念:机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传 动力等的作用下,会产生相应的变形,从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对 位置,使工件的加工精度下降。
4.2工件刚度:工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比 较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就 比较大,其最大变形量可按材料力学有关公式估算。
4.3刀具刚度:外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大,其变形可 以忽略不计。镗直径较小的内孔,刀杆刚度很差,刀杆受力变形对孔加工精度就 有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。4.4机床部件刚度 机床部件刚度:机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的 简易计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。
影响机床部件刚度的因素:结合面接触变形的影响,摩擦力的影响,低刚 度零件的影响,间隙的影响。
4.5工艺系统刚度及其对加工精度的影响:由于工艺系统刚度变化引起的 误差;
由于切削力变化引起的误差:加工过程中,由于工件的加工余量发生变化 工件材质不均等因素引起的切削力变化,使工艺系统变形发生变化,从而产生加 工误差;
由于夹紧变形引起的误差:工件在装夹过程中,如果工件刚度较低或夹 紧力的方向和施力点选择不当,将引起工件变形,造成相应的加工误差。
4.6减小工艺系统受力变形的途径:由前面对工艺系统刚度的论述可知, 若要减少工艺系统变形,就应提高工艺系统刚度,减少切削力并压缩它们的变动 幅值。
五、工艺系统受热变形引起的误差 工艺系统的热源--内部热源和外部热源;
减小工艺系统热变形的途径。
六、内应力重新分布引起的误差 基本概念:没有外力作用而存在于零件内部的应力,称为内应力。工件上 一旦产生内应力之后,就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态,它本能地 要向低能位的稳定状态转化,并伴随有变形发生,从而使工件丧失原有的加工精 度。内应力的产生。热加工中内应力的产生:在热处理工序中由于工件壁厚不均 匀、冷却不均、金相组织的转变等原因,使工件产生内应力。冷校直产生的内应 力:丝杠一类的细长轴经过车削以后,棒料在轧制中产生的内应力要重新分布, 产生弯曲。减小内应力变形误差的途径:改进零件结构--设计零件时,尽量做到 壁厚均匀,结构对称,以减少内应力的产生。