摘要:文章介紹了影響機械加工精度的幾個重要因素。在諸多誤差因素中,機牀的幾何誤差、工藝系統的受力變形和受熱變形佔有突出的位置,透過瞭解這些誤差因素是如何影響加工誤差的,可以使工件的加工達到質量要求。
關鍵詞:加工精度;誤差;工藝系統
隨着國民經濟實力和科學技術水平的提高,社會要求提高產品的質量。而加工精度是衡量零件加工質量的重要指標,所以保證零件的加工精度很重要。這就要求我們來了解影響機械加工精度的因素,從而提高加工精度。在加工過程中工藝系統會產生各種誤差,這些誤差與工藝系統本身的結構狀態和切削過程有關,產生加工誤差的主要因素有:
1 加工原理誤差
加工過程由於採用了近似的加工方法,近似的傳動或近似的刀具輪廓而產生的加工誤差。
1.1 採用近似的加工運動造成的誤差
在許多場合,爲了得到要求的工件表面,必須在工件或刀具的運動之間建立一定的聯繫。從理論上講,應採用完全準確的運動聯繫。但是採用理論上完全準確的加工原理有時使機牀或夾具極爲複雜,致使製造困難,反而難以達到較高的加工精度,有時甚至是不可能做到。如在車削或磨削模數螺紋時,由於其導程t=πm,式中有π這個無理因子,在用配換齒輪來得到導程數值時,就存在原理誤差。
1.2 採用近似的刀具輪廓造成的誤差
用成形刀具加工複雜的曲面時,要使刀具刃口做得完全符合理論曲線的輪廓,有時非常困難,往往採用圓弧、直線等簡單近似的線型代替理論曲線。如用滾刀滾切漸開線齒輪時,爲了滾刀的製造方便,多用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿來代替漸開線基本蝸桿,從而產生了加工原理誤差。
2 機牀幾何誤差及磨損其對加工精度的影響
加工中刀具相對於工件的成形運動一般都是透過機牀完成的,因此工件的加工精度在很大程度上取決於機牀的精度。機牀製造誤差對工件加工精度影響較大的有:主軸迴轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。
2.1 主軸迴轉誤差
主軸的迴轉誤差直接影響被加工工件的形狀和位置精度,可分解爲徑向跳動、軸向跳動和角度擺動。由於存在誤差敏感方向,加工不同表面時,主軸的徑向跳動所引起的加工誤差也不同。例如,在車牀上加工外圓或內孔時,主軸的徑向跳動將引起工件的圓度誤差,但對於端面加工沒有直接影響。車端面時,主軸的軸向跳動將造成工件端面的平面度誤差,以及端面相對於內、外圓的垂直度誤差;車螺紋時,會造成螺距誤差。主軸的軸向跳動對加工外圓或內孔的影響不大。主軸的角度擺動對加工誤差的影響與主軸徑向跳動對加工誤差的影響相似,主要區別在於主軸的角度擺動不僅影響工件加工表面的圓度誤差,而且影響工件加工表面的圓柱度誤差。
2.2 導軌誤差
導軌在機牀中起導向和承載作用,它既是確定機牀主要部件相對位置的基準,也是運動的基準。它的各項誤差直接對形狀精度產生影響。導軌在水平面內的直線度誤差將直接反映在被加工工件表面的法線方向(誤差敏感方向)上,對加工精度的影響最大。導軌在垂直平面內的直線度誤差對加工精度影響很小,一般可忽略不計。前後導軌的平行度誤差會使工作臺在運動過程中產生擺動,刀尖的運動軌跡爲一條空間曲線,使工件產生形狀誤差。
2.3 傳動鏈誤差
切削過程中,工件表面的成形運動,是透過一系列的傳動機構來實現的。傳動機構的傳動元件有齒輪、絲桿、螺母、蝸輪及蝸桿等。這些傳動元件由於其加工、裝配和使用過程中磨損而產生誤差,這些誤差就構成了傳動鏈的傳動誤差。傳動機構越多,傳動路線越長,則傳動誤差越大。機牀傳動鏈誤差是影響表面加工精度的主要原因之一。
3 刀具、夾具的製造誤差及磨損
刀具誤差對加工精度的影響隨刀具的種類不同而不同。一般刀具(如車刀、鏜刀及銑刀等)的製造誤差,對加工精度沒有直接的影響;定尺寸刀具(如鑽頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等)的尺寸誤差,直接影響被加工零件的尺寸精度;成形刀具(成形刀、成形銑刀以及齒輪滾刀等)的誤差,主要影響被加工面的形狀精度。而刀具的磨損會直接影響刀具相對被加工表面的位置,造成被加工零件的尺寸誤差,夾具的作用是使工件相對於刀具和機牀具有正確的位置,因此夾具的製造誤差對工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。夾具的製造誤差由定位誤差、夾緊誤差、夾具的安裝誤差、導引誤差、分度誤差以及夾具的磨損組成。夾具的磨損會引起工件的定位誤差。