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机械加工工艺技术误差及控制策略

发表时间:2020-10-14 15:08

摘要:在机械加工行业持续发展的背景下,现代机械加工工艺技术的整体水平已经得到了极大的提升,但由于机械产品的加工精度要求同样越来越高,因此在产品加工过程中,误差问题仍然未能从根本上得到解决。基于此,对机械加工工艺技术的误差原因进行了分析,同时针对机械加工工艺技术的误差控制策略展开了探讨,希望能够对机械加工精度的提升有所帮助。

关键词:机械加工;误差;机床

引言

误差作为影响机械加工技术工艺水平的重要因素,其不仅关系着机械产品的质量与使用寿命,同时也与机械加工企业的经济效益直接相关,机械加工工艺技术的精度越高,产品质量与使用寿命也就越能够得到保障,机械加工企业的经济效益也能够得到提升,而如机械加工工艺存在误差过大,也同样会对产品质量、使用寿命的因素造成直接影响。

1机械加工工艺技术的误差原因

1.1定位错误

定位错误简单来说就是在进行机械加工时,未能将待加工零件准确、牢固定位,从而使加工零件与定位元件之间出现公差,影响加工零件的尺寸规格准确性。一般来说,因定位错误而导致的机械加工误差可分为基准不重合误差与定位基准不准确误差2种。基准不重合误差是指零件加工图纸中给出的设计基准与零件加工时的定位基准之间不重合,这意味着待加工零件的加工尺寸、位置均与设计要求不符,加工出的零件自然也就会出现偏差。而定位基准不准确误差则是指实际定位基准不准确,且定位副(工作定位面与夹具定位元件)存在较大配合间隙,这时待加工零件在加工过程中无法准确固定在原位置,最大位置变动量很容易超出规定公差范围,并使加工零件出现较大误差[1]。

1.2工具误差

工具误差是指在利用各种加工工具或机床对零件进行加工时,工具、机床本身的各方面参数存在误差,并对所加工零件的规格尺寸精确性造成了影响,通常可具体分为几何误差、调整误差2种。其中,几何误差属于加工工具制造时或是长时间使用后出现的误差,对加工精度的影响比较大,例如在使用夹具时,对零件与刀具、机床间的相对位置有着十分严格的要求,如果夹具加工时出现了尺寸问题,那么零件与道具、机床间的实际相对位置就会与设计的参数要求出现偏差,进而使零件出现误差。另外,如机床导轨在安装时出现了偏差,或是因长期使用而产生不均匀磨损,那么机床各部件间的相对位置关系也会出现变化,这同样会直接导致零件机械加工误差的出现。

1.3工艺系统误差

工艺系统误差简单来说在工艺系统中,待加工零件、刀具、机床部件在受力或受热后出现变形,进而对加工精度造成影响。以受力变形为例,无论是待加工零件还是机床部件、道具,其在机械加工中都会受到各种力的影响,如果其中一方的刚度相对不足,那么就会在持续受力的状态下出现变形,这时仍然按照原工序对零件进行加工,就必然会导致零件加工精度出现变化[2]。例如当待加工零件刚度低于机床及刀具、夹具等加工工具时,一旦待加工零件在加工过程中受到切削力的直接影响,受力部位往往会出现弯曲、凹陷等变形情况,并且零件规格、尺寸、形状等发生明显变化,按照原工序及设计参数进行加工,自然就会导致机械加工误差。而如机床存在部件结合面接触变形、连接部件间摩擦力过大、内部间隙过大等问题,则会导致机床的刚度低于待加工零件,使用这种车床对零件进行加工,很可能会导致机床部件变形,这时机床控制下的实际加工操作必然与设计要求出现偏差,加工误差也会随之出现。另外,加工过程中刀具、零件与机床部件会在持续运动、摩擦的情况下产生热量,随着温度的不断升高,金属材质的加床部件、待加工零件、刀具自然很可能会出现变形。

1.4其他误差

除比较常见定位误差、工具误差与工艺系统误差外,其他原因导致的机械加工误差虽然相对比较少见,但在机械加工过程中仍然时有出现。例如在机械加工过程中,部分零件的加工精度较高,为避免机械加工误差的不断累计,通常需要在每一道加工工序完成后对工艺系统进行调整,但由于工艺系统调整通常是由人工完成,很难完全保证调整操作的准确性,因此一旦调整过程中出现误差,那么在工件、刀具、夹具、机床之间的相互位置就会变化,最终导致不同程度的机械加工误差。同时,由于零件的尺寸、规格、形状等都需要通过测量来确定,因此一旦零件的测量方法不当,或是测量器具精度及待加工零件本身存在问题,并对测量数据的准确性造成了影响,零件机械加工的测量误差同样会随之出现,而根据测量时间的不同,测量误差还可具体分为加工时测量误差与加工后测量误差2种。此外,在未受外力影响的情况下,很多待加工零件的内部还会产生内应力,这些内应力不仅会使零件处于高能位的不稳定状态中,导致零件不能为稳定状态转化,同时还会让零件直接出现变形,而这也是导致机械加工误差的又一原因。

2机械加工工艺技术的误差控制策略

2.1原始误差控制

从当前的机械加工技术工艺来看,机械加工中的误差原因虽然比较多样,但基本都是可以预防的,因此要想有效降低机械加工误差,就必须要针对各种常见误差原因来展开原始误差控制,提前消除可能存在的误差隐患。例如在引入各种机械加工工具、机床时,应按照相关设计要求来对其尺寸、相对位置关系、刚度等进行检查,以保证其各方面质量性能均符合要求,避免因刀具刚度不足、机床部件制造误差等情况而导致零件加工误差。而在机床、加工工具投入使用后,也同样要定期对其磨损情况、变形情况、相对位置情况等进行检查,并在发现问题后及时更换严重磨损、变形的部件,对相对位置发生变化的部件进行调整,加工前还要检查待加工零件材料的刚度情况。

2.2误差补偿

受机械加工技术工艺水平的限制,当前机械加工中的各种误差很难完全避免,为保证加工零件的质量,还需在控制机械加工原始误差的同时,通过误差补偿的方式来降低机械加工误差。例如在进行零件加工之前,如发现机床部件存在比较明显的原始误差,就可以人为制造出与之相对的新原始误差,对系统中固有的原始误差进行补偿或抵消,从而降低或消除加工误差、提高加工精度的目的。

2.3分化原始误差

分化原始误差简单来说就是根据误差反映规律以及上道工序、毛坯工件的尺寸大小,对待加工零件进行科学分组,使每一组零件的尺寸范围都能够缩减到一定范围内,这时再按照各组工件的误差范围来调整刀具,就可以确定工件的准确位置,将整批零件的加工误差缩小至允许误差范围内。

2.4变形预防与改良

机械加工误差的原因虽然比较多样,但其中很大一部分都是因零件或加工工具、机床变形而导致误差,因此在机械加工过程中,对加工零件、机床、加工工具的变形进行有效预防与改良,因变形所导致的机械误差问题就能够得到有效解决。针对待加工零件的热变形问题,可通过对零件热处理的操作细节规范来降低热变形的发生概率,如零件已经出现变形,则可以选择对变形零件进行淬火,并在淬火之后立即停止回火,这样淬火后零件中的剩余奥氏体就会逐渐转化为马氏体,并导致零件胀大,最终恢复到变形前的状态。针对装夹变形问题,则可以针对零件的特点来对工装进行合理选用,或是为零件设计专用工装,以提高工装的固定效果,在正式加工之前,还需要停止相关准备工作查看零件的固定情况,对固定不牢固的零件进行加固。这样一来,零件在加工过程中不易出现位移问题,零件出现装夹变形的概率自然也会随之大大降低。

3结语

机械加工工艺技术的更新发展虽然提高了各种零件产品的机械加工精度,但却无法真正消除加工误差,要想降低误差对加工精度的影响,保证零件加工质量,还需全面认识到机械加工误差的主要原因,同时通过原始误差控制、分化原始误差、误差补偿等方法来对误差进行有效控制。


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