提高机床加工精度方法探析

2009-10-26耿亚君

新媒体研究 2009年13期

关键词：主轴工件刀具

耿亚君

[摘要]分析机床在加工产生误差的主要原因,然后提出提高机械加工精度的措施。

[关键词]机械加工机床精度刚度旋转精度误差

中图分类号:TH12文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710108-01

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。在机械加工中,误差是不可避免的,但误差必须在允许的范围内。通过有效的误差分析,掌握其变化的基本规律,从而采取相应的措施减少加工误差,提高加工精度。

一、机床加工时产生误差主要原因

(一)主轴旋转误差

主轴旋转误差是指主轴瞬时的实际回转轴线相对其理想回转轴线的变动量。产生主轴旋转误差的主要原因有:主轴在加工过程中产生的轴向窜动、径向跳动和角度摆动等。适当提高主轴及箱体的制造精度,选用高精度的轴承,提高主轴部件的装配精度对滚动轴承进行预紧等。对高速主轴部件,需要加设平衡装置进行平衡,均可提高机床主轴的回转精度。

(二)系统变形产生的误差

1.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。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量,它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残余变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残余变形才逐渐减小到零。

2.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。

3.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。

(三)传动系统误差

传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差,以及使用过程中的磨损所引起。

(四)刀具的几何误差

任何刀具在切削过程中,都不可避免要产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理地选用刀具几何参数和切削用量,正确地采用冷却液等,均能最大限度地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。

(五)定位误差

1.是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时,须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所选用的定位基准与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。

2.是定位部件制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确,它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副,由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。

(六)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。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度(扭曲)。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,也是造成导轨误差的重要因素。

(七)测量误差