机械加工误差分析与工艺改进

2014-01-24宣萍崔璐

中国新技术新产品 2014年4期

关键词：机械加工刀具机床

宣萍崔璐

（1.沈阳市鼓风机通风设备有限责任公司工艺部，辽宁沈阳 110141；2.沈阳市日天工业装备工程有限公司，辽宁沈阳 110032）

机械加工误差分析与工艺改进

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（1.沈阳市鼓风机通风设备有限责任公司工艺部，辽宁沈阳 110141；2.沈阳市日天工业装备工程有限公司，辽宁沈阳 110032）

在机械加工中，加工误差由于各种原因不可避免地存在，如不通过正确、有效地方式来控制，这些误差直接影响加工质量，严重影响生产。因此本文分析了加工误差产生的原因、并从工艺措施、改进等方面进行论述，并在实际中应用，提高加工精度。

加工精度；误差；工艺措施

随着现代加工技术的发展，对零件的加工要求也在不断提高，保证零件符合图样，提高加工精度。本文针对机械加工产生误差的原因进行剖析，并提出减少加工误差的有效工艺措施。

1 机械加工精度

对加工件进行机械加工后，加工件是否满足要求，先检验工件精度是否在允许误差范围内。具体体现在三个方面：尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度。当零件加工后满足这些精度要求时，才是一个合格的工件。

2 机械加工误差产生的主要原因

2.1 机床

机床的精度对加工精度有直接的影响，机床工作精度主要有：机床主轴旋转精度、导轨精度、传动链精度。（1）机床主轴产生的精度误差主要是由于机床主轴装有夹具、工件或刀具，机床主轴相对为参考基准，在机床工作时，主轴将运动和动力传给工件或刀具，从而工件或者刀具产生一定的位移，直接影响加工件的精度。（2）导轨精度产生的误差主要是因为机床各部件在长期使用过程中的不均匀磨损及安装质量等问题导致机床精度降低、零件加工精度降低。（3）传动链精度误差是指内联系传动链中首末两端传动元件间相对运动的误差，它是按展成原理加工齿轮时影响加工精度的主要因素。

2.2 刀具

刀具误差对加工精度的影响随刀具种类不同而不同。定尺寸刀具（钻头、铰刀等）加工时，刀具的尺寸误差和磨损直接影响工件的尺寸精度。成形刀具（成形车刀，成形铣刀等）加工时，刀具的形状误差和磨损影响工件的形状误差。安装误差也可影响加工表面的形状精度。对于一般刀具，其制造误差对工件加工精度无直接影响。

2.3 定位

定位误差主要有两种情况：（1）基准不重合。在机械加工中基准是用来确定机械零件的点、线、面之间的关系，如果图样基准定位混乱，加工件由于误差、公差累积等原因会造成尺寸配合不上，加工件报废等。所以在图样上应选择统一的基准点、线、面。加工时，必须严格按照设计基准选择定位基准。（2）定位制造不准确。定位制造是工件定位面与夹具定位元件共同构成的，由于夹具上的定位元件只是一个相对尺寸，与理论尺寸存在偏差，这种偏差应保持在标准规定的范围内，如果定位误差超出公差允许的范围，则工件定位面与夹具定位元件会产生较大的配合间隙，从而导致加工件产生误差。

2.4 工艺系统受力变形产生的误差

在机加工程中，由于刀具刚度、机床刚度、还有工件刚度等因素决定了受力形变的产生。加工件特性过软、厚度薄，面积大的薄板类等工件在加工过程中会产生形变，对加工精度的影响比较大。另一方面刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。最后是机床部件是很多复杂的零部件，迄今尚无合适的简易计算方法，各种零部件刚度对工件误差的影响比较复杂，有一定的影响。

2.5 工艺系统受热形变引起的误差

由于在机加生产过程中工件与机床、刀具都是在高速旋转、切削下作业，产生热量温度极高，加工件会受到热应力而变形，这种形变对工件误差的影响较大。

2.6 调整误差

在每一道机加工序完成后，工件、刀具在机床上的互相位置会有所改变，所以对它们之间的相互、相对位置要进行调整，保证加工的精度。

3 改进误差的工艺措施

通过对误差的分析，在机加过程中不可避免的存在加工误差，但是仍可以通过各种方式尽量减小加工误差。下面对改进加工误差提出了几点措施。

3.1 减少原始误差。由于机床加工是一个复杂的系统，存在很多影响因素，夹具、量具及刀具本身的精度，工件在加工中受力、受热，刀具磨损等均属于原始误差，为了避免原始误差积累影响加工精度。需要在加工过程中对其进行检验，根据不同的误差原因采用相应的解决措施，减小原始误差。

3.2 误差补偿法。对于某些无法减小的原误差，可采用人为施加与原误差大小相等方向相反的误差，通过这种方式抵消原误差，采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。

3.3 分化或均化原始误差

3.3.1 分化原始误差（分组）法：分化原始误差法的思想就是化整为零。对于复杂的工件，如果在机加过程中，不对误差进行相应的处理，则误差在每一道工序中累积叠加，误差会不断地扩大，直接影响到加工件的精度。所以应采取相应的手段，将毛坯或工件尺寸经分割为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/n。误差范围也相应的缩小到原来的1/n。然后在小范围内，调整刀具相对工件的准确位置，最大限度地减少了原始误差对加工件影响。

3.3.2 均化原始误差法：对于配合精度要求很高的轴或孔，研具在与加工件相对运动，通过表面的摩擦和磨损，对加工件进行微量削切，误差不断减少。均化误差法就是通过有工件与工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

3.4 转移原始误差法：

误差敏感方向是指通过刀刃的加工表面的法线方向也就是产生加工误差最大的那个方向，切线方向为误差非敏感方向，误差非敏感方向，影响小。转移原始误差法实质是将误差转移到从敏感方向转移到非敏感方向上。所以在加工过程中应设法将加工误差转移到非敏感方向，提高加工精度。