提高機械加工精度的探究
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發(fā)表時間：2020-05-17 16:25:20
在高密度機械上產過程，機械加工的精度是其中的首先前提。這是因為，機械加工過程中，精度不僅影響產品的生產效率和過程，還能夠有效降低不合格產品的生產，降低生產成本。提高機械加工的精度，一方面，要在知曉加工誤差的基礎上，深入分析其中的原因；另一方面，要能夠采取有效的補救方法來降低生產誤差，提高產品生產性能。
1 機械加工中出現的誤差
機械加工的精度往往與實際存在的誤差有一定的區(qū)別和聯系。機械中的精度與加工后的實際數值要求有一定的差異，越是接近規(guī)定的要求，越能夠體現生產加工的系數標準。
誤差則是由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)過程中往往因人為或者機械等不可避免而造成的，與實際生產標準有一定差距，但可通過一定的策略措施予以彌補。
2 工藝生產中影響精度的要素
2.1 工藝系統(tǒng)中機械性誤差
機械加工是在一定的操作系統(tǒng)中進行的，往往受到機床的幾何、主軸回轉、刀具幾何等因素影響。這樣的機械物質因素影響，不僅影響了機械精度，更是容易導致生產效率低下。
根據這些誤差中，主要包括：1）傳輸運動誤差，在傳動鏈始末兩端中因傳動元件間相對運動導致頻率不同而產生一定的誤差，主要在機械的轉角中。2）刀具切削誤差，因刀具在切削過程中，產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。3）主軸回轉誤差，主軸在運轉過程中和實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量不再嚴格參數范圍內，可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。4）導軌誤差，在機械生產過程中，各機床部件相對位置關系不在正確的運轉系數范圍而導致其運轉速度產生偏差，主要與在水平面內（垂直面內）直線度和前后導軌的平行度（扭曲）相關。這些機械性誤差存在，不僅使得機械不能在正確運轉范圍內生產，還容易使得機械生產精度大為減少。
2.2 定位過程中誤差
機械在生產過程中，往往需要一定的制作設計圖本，應該充分考慮實際生產的中可能存在的不確定因素。須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準（或測量基準），如果所選用的定位基準（或測量基準）與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。在生產過程中，基準不重合誤差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。這樣的定位誤差，不僅影響了機械的加工實際要求標準，更易導致大批量不合格產品生產，提高生產成本。
除此而外，還有其他定位制造模塊不準確誤差。主要有如下及封面：1）定位元件本身不夠標準，其本身的精確度不高使得在操作過程中不夠精確。2）工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量。3）定位過程中，未能考慮機械運動的勢能變化，使其在加工過程中產生一定的運轉偏差。
2.3 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差
工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，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。這是因為機械在加工過程中往往受熱脹冷縮等因素影響，產生受力變形。
除此而外，機床部件剛度對工藝系統(tǒng)受力產生誤差。機床部件由許多零件組成，這些機床部件剛度測量又是較為困難，是一項全新課題。主要體現在：1）變形與載荷不成線性關系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。2）摩擦力所作的功和接觸變形功等于載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，隨著次數的不斷增多而變得有所差異。3）需要經過一定的磨合次數才能夠達到使得加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零，符合機械加工要求。
2.4 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差
機械在加工過程中，不僅受到相互摩擦的影響，且在摩擦的過程中產生一定的能量，使得生產過程中溫度不斷提高。而在工藝系統(tǒng)生產過程中，往往因機械的相互運轉而形成一定的受熱變形。
根據相關資料顯示，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，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50% 70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發(fā)熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。
3 提高機械加工精度的幾點思考
1）盡量減少原始中存在的誤差，即選用精度高、性能穩(wěn)的生產機械，以便能夠切實消除因人為的不必要錯誤。
2）在加工過程中，應該采取多元化的方式來轉移、均分或者均化原始誤差，要能夠根據機械加工過程中的不同情況，采取相應的方式來消除誤差。
3）可采用小量生產試驗的方法，可通過一定加工實驗來注意觀察相關的數據變化，以此來發(fā)現誤差存在的原因，采取相應的措施盡量減少誤差發(fā)生。
正如上所述，提高機械加工的精度，就是在減少誤差的過程中，應該最大限度校正和減少原始誤差，同時根據誤差的原因探尋相應的解決方法。這樣的運用，不僅能夠使得產品生產過程更為精確，還能夠提高機械加工的生產效率與質量。
1 機械加工中出現的誤差
機械加工的精度往往與實際存在的誤差有一定的區(qū)別和聯系。機械中的精度與加工后的實際數值要求有一定的差異，越是接近規(guī)定的要求，越能夠體現生產加工的系數標準。
誤差則是由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)過程中往往因人為或者機械等不可避免而造成的，與實際生產標準有一定差距，但可通過一定的策略措施予以彌補。
2 工藝生產中影響精度的要素
2.1 工藝系統(tǒng)中機械性誤差
機械加工是在一定的操作系統(tǒng)中進行的，往往受到機床的幾何、主軸回轉、刀具幾何等因素影響。這樣的機械物質因素影響，不僅影響了機械精度，更是容易導致生產效率低下。
根據這些誤差中，主要包括：1）傳輸運動誤差，在傳動鏈始末兩端中因傳動元件間相對運動導致頻率不同而產生一定的誤差，主要在機械的轉角中。2）刀具切削誤差，因刀具在切削過程中，產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。3）主軸回轉誤差，主軸在運轉過程中和實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量不再嚴格參數范圍內，可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。4）導軌誤差，在機械生產過程中，各機床部件相對位置關系不在正確的運轉系數范圍而導致其運轉速度產生偏差，主要與在水平面內（垂直面內）直線度和前后導軌的平行度（扭曲）相關。這些機械性誤差存在，不僅使得機械不能在正確運轉范圍內生產，還容易使得機械生產精度大為減少。
2.2 定位過程中誤差
機械在生產過程中，往往需要一定的制作設計圖本，應該充分考慮實際生產的中可能存在的不確定因素。須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準（或測量基準），如果所選用的定位基準（或測量基準）與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。在生產過程中，基準不重合誤差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。這樣的定位誤差，不僅影響了機械的加工實際要求標準，更易導致大批量不合格產品生產，提高生產成本。
除此而外，還有其他定位制造模塊不準確誤差。主要有如下及封面：1）定位元件本身不夠標準，其本身的精確度不高使得在操作過程中不夠精確。2）工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量。3）定位過程中，未能考慮機械運動的勢能變化，使其在加工過程中產生一定的運轉偏差。
2.3 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差
工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，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。這是因為機械在加工過程中往往受熱脹冷縮等因素影響，產生受力變形。
除此而外，機床部件剛度對工藝系統(tǒng)受力產生誤差。機床部件由許多零件組成，這些機床部件剛度測量又是較為困難，是一項全新課題。主要體現在：1）變形與載荷不成線性關系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。2）摩擦力所作的功和接觸變形功等于載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，隨著次數的不斷增多而變得有所差異。3）需要經過一定的磨合次數才能夠達到使得加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零，符合機械加工要求。
2.4 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差
機械在加工過程中，不僅受到相互摩擦的影響，且在摩擦的過程中產生一定的能量，使得生產過程中溫度不斷提高。而在工藝系統(tǒng)生產過程中，往往因機械的相互運轉而形成一定的受熱變形。
根據相關資料顯示，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，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50% 70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發(fā)熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。
3 提高機械加工精度的幾點思考
1）盡量減少原始中存在的誤差，即選用精度高、性能穩(wěn)的生產機械，以便能夠切實消除因人為的不必要錯誤。
2）在加工過程中，應該采取多元化的方式來轉移、均分或者均化原始誤差，要能夠根據機械加工過程中的不同情況，采取相應的方式來消除誤差。
3）可采用小量生產試驗的方法，可通過一定加工實驗來注意觀察相關的數據變化，以此來發(fā)現誤差存在的原因，采取相應的措施盡量減少誤差發(fā)生。
正如上所述，提高機械加工的精度，就是在減少誤差的過程中，應該最大限度校正和減少原始誤差，同時根據誤差的原因探尋相應的解決方法。這樣的運用，不僅能夠使得產品生產過程更為精確，還能夠提高機械加工的生產效率與質量。
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