浅析机械加工误差

在机械加工中,加工误差会影响机械加工精度,因此研究机械变化的基本规律,减少加工误差十分必要。文章分析了机械加工误差产生的主要原因,提出了降低机械加工误差的措施,以达到减少加工误差、提高机械加工精度的目的。 
  
      一、机械加工误差产生的主要原因 
  
      1.机床的制造误差。机床的制造误差主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量,它将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差产生的主要原因有主轴的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。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。导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素。传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它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的。 
  
      2.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。刀具几何误差对机械加工误差的影响随刀具种类的不同而不同:采用定尺寸刀具加工时,刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具(如车刀等),其制造误差对机械加工误差无直接影响。 
  
      3.夹具的几何误差。夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置,因此夹具的几何误差对机械加工误差(特别是位置误差)有很大影响。 
  
      4.定位误差。定位误差主要包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。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(在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准)不重合,就会产生基准不重合误差。 
  
      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。定位副制造不准确误差只有在采用调整法加工时才会产生,在试切法加工中不会产生。 
  
      5.工艺系统受力变形产生的误差。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机械加工误差的影响就比较大。 
  
      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。 
  
      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。影响机床部件刚度的因素有结合面接触变形的影响、摩擦力的影响、低刚度零件的影响、间隙的影响。 
  
      6.工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工误差的影响比较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。 
  
      7.调整误差。在机械加工的每一工序中,总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差对机械加工误差起到决定性的作用。  
  
      8.测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。 
  
      9.内应力。没有外力作用而存在于零件内部的应力,称为内应力。工件上一旦产生内应力之后,就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态,它本能地要向低能位的稳定状态转化,并伴随有变形发生,从而使工件丧失原有的加工精度。 
  
      二、降低机械加工误差的措施 
  
      1.降低机床、刀具、夹具的几何误差,提高刀具、量具、工具、夹具及工件本身的刚度和精度,控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形;对具有成形表面的零件加工,则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。 
  
      2.根据误差反映规律,将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分为x组,每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/x。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置,使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致,以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。 
  
      3.通过有密切联系的工件或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。 
  
      4.各种误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系,若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向,则可大大提高加工精度。  
  
      5.改进零件结构和减小切削力。设计零件时尽量做到壁厚均匀,结构对称,以减少内应力的产生。加工时合理地选择刀具材料,增大刀具前角和主偏角,对工件材料进行合理的热处理以改善材料地加工性能等,都可使切削力减小。