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設備調試:機床機械加工誤差產生的原因
[2020-09-24]

在機械加工中,誤差是普遍存在的現象,但在誤差允許范圍內都屬于合格工件,但為了確保工件質量,盡量減少誤差,就必須要找出誤差產生原因。目前,在機械加工方面,工件尺寸產生誤差的原因主要有機床本身存在誤差、刀具使用不當導致誤差、夾具使用不當造成誤差、量具存在誤差、加工工藝失誤造成誤差等,為此,就必須針對不同的誤差制定不同的解決措施,才能最大程度的降低誤差,提高工件質量。

1.機械加工產生誤差主要原因

1.1 機床的幾何誤差 機床是將金屬毛坯經過切削、焊接、擠壓、鍛造等方式加工成機械零件的,現階段的機械半成品以及成品生產都是通過車床進行加工制作的,因此可以說通過機床加工是導致機械產生誤差的主要原因之一。機床使用夾具將工件固定,然后通過高速旋轉的刀具對其實行各種切削工作,所以機床的工作精確度直接影響著加工機械零件的尺寸精度。其中機床工作精度主要包括機床主軸的旋轉精度、導軌精度以及傳動鏈的精度。

機床主軸是刀具或裝夾工件的基準,同時主軸還能把動力和運動傳給所有需要加工的工件和刀具,因此主軸回轉的誤差往往會直接導致和影響整個被加工零部件的精度。主軸回轉誤差通常都是指主軸每一個瞬間的真實回轉軸線相對其平均回轉軸線的一個變動量。它通常都是分為軸向竄動、角度擺動和徑向圓跳動三種形式進行研究和分析的。引發和產生主軸徑向回轉誤差原因主要有:軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸幾段軸頸的同軸度誤差、主軸繞度等。不過它們對主軸徑向回轉精度的影響大小,一般情況下都是隨具體的加工方式而改變的。軸承承載端面和主軸軸肩端面對主軸回轉軸線,就極易產生軸向竄動,所以就會產生垂直度的誤差。加工方法的不同,所引起的主軸回轉誤差的加工誤差也不一樣。在車床加工內孔和外圓的時候,主軸徑向回轉誤差通產還能引起工件的圓柱度和圓度誤差,不過一般情況下是對加工工件的端面不會產生影響的。主軸軸向回轉誤差通常對加工內孔和外圓的影響起不到太大的作用,不過對于加工端面的平面度和垂直度則有著至關重要的影響。在車螺紋的時候,主軸向回轉誤差還能導致被加工螺紋的導程產生相應周期性的誤差。

1.2 刀具、夾具及定位基準產生的誤差 任何刀具在切削過程中,都不可避免要產生磨損,并由此引起工件尺寸和形狀的改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨的刀具材料,合理地選用刀具幾何參數和切削用量,正確地采用冷卻液等,均能最大限度地減少刀具的尺寸磨損。必要時還可采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。 夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確,他們的實際尺寸(或位置)都允許在分別規定的公差范圍內變動。但是如果定位誤差變動超出了公差允許的范圍,就會引起工件和夾具存在間隙,并且在機械加工過程中產生較大的位置變動量,從而導致機械加工零件產生誤差。

1.3 工藝系統受力變形產生的誤差 機械加工過程中由于工藝系統受力變形產生的誤差主要由工件剛度、刀具剛度以及機床部件剛度三方面因素所決定的。其中工件剛度如果低于機床、刀具以及夾具的剛度,則在主軸高速旋轉以及切削的過程中,就會由于工件的剛度不足產生變形從而影響了機械零件的加工精度;如果使用外圓車刀進行機械零件加工時,其剛度影響產生的變形可以忽略不計,但是對于加工直徑較小的內孔工件時,刀具剛度較差很容易在高速運轉過程中產生形變,影響到內孔的加工尺寸;機床內部具有很多復雜的零部件,所以各種零部件的剛度對機械零件加工誤差也有一定的影響。

2.對機械加工中的誤差進行改進的有效措施

2.1 直接減小或消除誤差法 提高工件加工時所使用的機床、夾具、量具及工具的精度,控制工藝系統受力、受熱變形等均可到目的。為提高加工精度,該法應在查明產生加工誤差的主要因素后根據具體情況進行實施。對精密零件的加工,應盡可能提高所用機床的精度,并控制加工過程中的變形,對低剛度零件的加工,主要是減少工件的受力變形,對成形面零件的加工,主要是減少成型刀具的形狀誤差及道具的安裝誤差。

2.2 補償或抵消誤差法 誤差補償法,是人為的造成一種新的誤差去抵消原來工藝系統中的原始誤差。誤差抵消法是利用原有的一種誤差去抵消另一種誤差,盡量使兩者等值,反向。兩種方法無本質區別,生產中統稱為誤差補償。

2.3 誤差轉移法 對工藝系統的原始誤差,可在一定條件下使其轉移到不受影響加工精度的方向或誤差的非重要方向。這樣就可以在不減少原始誤差的情況下,獲得較高的加工精度。通過誤差轉移的方法,能夠用一般精度的機床加工高精度的零件。如鏜床鏜孔,孔系的位置精度和空間局的尺寸精度都依靠鏜模和鏜桿的精度來保證,若鏜桿與機床主軸之間采用橈性聯接傳動,可是機床誤差與加工精度無關。 在加工的裝配中,有些精度問題涉及到零件間的相互關系,相當復雜。如果單純的提高零部件的精度來滿足設計要求,有時不僅困難,設置不可能。

3.結語 總之,誤差過大不僅可以影響工件的加工精度及質量,通常也造成工件的報廢,但對于機械加工而言,誤差是難以避免的,所以,必須要找出誤差的具體原因,并根據不同的原因制定不同的解決措施,才能使誤差得到有效的控制。


轉自知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/102447705

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