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機械加工工藝技術(shù)誤差及控制策略

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機械加工工藝技術(shù)誤差及控制策略

摘要:在機械加工行業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下,現(xiàn)代機械加工工藝技術(shù)的整體水平已經(jīng)得到了極大的提升,但由于機械產(chǎn)品的加工精度要求同樣越來越高,因此在產(chǎn)品加工過程中,誤差問題仍然未能從根本上得到解決?;诖?,對機械加工工藝技術(shù)的誤差原因進行了分析,同時針對機械加工工藝技術(shù)的誤差控制策略展開了探討,希望能夠?qū)C械加工精度的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞:機械加工;誤差;機床

引言

誤差作為影響機械加工技術(shù)工藝水平的重要因素,其不僅關(guān)系著機械產(chǎn)品的質(zhì)量與使用壽命,同時也與機械加工企業(yè)的經(jīng)濟效益直接相關(guān),機械加工工藝技術(shù)的精度越高,產(chǎn)品質(zhì)量與使用壽命也就越能夠得到保障,機械加工企業(yè)的經(jīng)濟效益也能夠得到提升,而如機械加工工藝存在誤差過大,也同樣會對產(chǎn)品質(zhì)量、使用壽命的因素造成直接影響。

1機械加工工藝技術(shù)的誤差原因

1.1定位錯誤

定位錯誤簡單來說就是在進行機械加工時,未能將待加工零件準(zhǔn)確、牢固定位,從而使加工零件與定位元件之間出現(xiàn)公差,影響加工零件的尺寸規(guī)格準(zhǔn)確性。一般來說,因定位錯誤而導(dǎo)致的機械加工誤差可分為基準(zhǔn)不重合誤差與定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確誤差2種?;鶞?zhǔn)不重合誤差是指零件加工圖紙中給出的設(shè)計基準(zhǔn)與零件加工時的定位基準(zhǔn)之間不重合,這意味著待加工零件的加工尺寸、位置均與設(shè)計要求不符,加工出的零件自然也就會出現(xiàn)偏差。而定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確誤差則是指實際定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確,且定位副(工作定位面與夾具定位元件)存在較大配合間隙,這時待加工零件在加工過程中無法準(zhǔn)確固定在原位置,最大位置變動量很容易超出規(guī)定公差范圍,并使加工零件出現(xiàn)較大誤差[1]。

1.2工具誤差

工具誤差是指在利用各種加工工具或機床對零件進行加工時,工具、機床本身的各方面參數(shù)存在誤差,并對所加工零件的規(guī)格尺寸精確性造成了影響,通常可具體分為幾何誤差、調(diào)整誤差2種。其中,幾何誤差屬于加工工具制造時或是長時間使用后出現(xiàn)的誤差,對加工精度的影響比較大,例如在使用夾具時,對零件與刀具、機床間的相對位置有著十分嚴(yán)格的要求,如果夾具加工時出現(xiàn)了尺寸問題,那么零件與道具、機床間的實際相對位置就會與設(shè)計的參數(shù)要求出現(xiàn)偏差,進而使零件出現(xiàn)誤差。另外,如機床導(dǎo)軌在安裝時出現(xiàn)了偏差,或是因長期使用而產(chǎn)生不均勻磨損,那么機床各部件間的相對位置關(guān)系也會出現(xiàn)變化,這同樣會直接導(dǎo)致零件機械加工誤差的出現(xiàn)。

1.3工藝系統(tǒng)誤差

工藝系統(tǒng)誤差簡單來說在工藝系統(tǒng)中,待加工零件、刀具、機床部件在受力或受熱后出現(xiàn)變形,進而對加工精度造成影響。以受力變形為例,無論是待加工零件還是機床部件、道具,其在機械加工中都會受到各種力的影響,如果其中一方的剛度相對不足,那么就會在持續(xù)受力的狀態(tài)下出現(xiàn)變形,這時仍然按照原工序?qū)α慵M行加工,就必然會導(dǎo)致零件加工精度出現(xiàn)變化[2]。例如當(dāng)待加工零件剛度低于機床及刀具、夾具等加工工具時,一旦待加工零件在加工過程中受到切削力的直接影響,受力部位往往會出現(xiàn)彎曲、凹陷等變形情況,并且零件規(guī)格、尺寸、形狀等發(fā)生明顯變化,按照原工序及設(shè)計參數(shù)進行加工,自然就會導(dǎo)致機械加工誤差。而如機床存在部件結(jié)合面接觸變形、連接部件間摩擦力過大、內(nèi)部間隙過大等問題,則會導(dǎo)致機床的剛度低于待加工零件,使用這種車床對零件進行加工,很可能會導(dǎo)致機床部件變形,這時機床控制下的實際加工操作必然與設(shè)計要求出現(xiàn)偏差,加工誤差也會隨之出現(xiàn)。另外,加工過程中刀具、零件與機床部件會在持續(xù)運動、摩擦的情況下產(chǎn)生熱量,隨著溫度的不斷升高,金屬材質(zhì)的加床部件、待加工零件、刀具自然很可能會出現(xiàn)變形。

1.4其他誤差

除比較常見定位誤差、工具誤差與工藝系統(tǒng)誤差外,其他原因?qū)е碌臋C械加工誤差雖然相對比較少見,但在機械加工過程中仍然時有出現(xiàn)。例如在機械加工過程中,部分零件的加工精度較高,為避免機械加工誤差的不斷累計,通常需要在每一道加工工序完成后對工藝系統(tǒng)進行調(diào)整,但由于工藝系統(tǒng)調(diào)整通常是由人工完成,很難完全保證調(diào)整操作的準(zhǔn)確性,因此一旦調(diào)整過程中出現(xiàn)誤差,那么在工件、刀具、夾具、機床之間的相互位置就會變化,最終導(dǎo)致不同程度的機械加工誤差。同時,由于零件的尺寸、規(guī)格、形狀等都需要通過測量來確定,因此一旦零件的測量方法不當(dāng),或是測量器具精度及待加工零件本身存在問題,并對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性造成了影響,零件機械加工的測量誤差同樣會隨之出現(xiàn),而根據(jù)測量時間的不同,測量誤差還可具體分為加工時測量誤差與加工后測量誤差2種。此外,在未受外力影響的情況下,很多待加工零件的內(nèi)部還會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,這些內(nèi)應(yīng)力不僅會使零件處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)中,導(dǎo)致零件不能為穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化,同時還會讓零件直接出現(xiàn)變形,而這也是導(dǎo)致機械加工誤差的又一原因。

2機械加工工藝技術(shù)的誤差控制策略

2.1原始誤差控制

從當(dāng)前的機械加工技術(shù)工藝來看,機械加工中的誤差原因雖然比較多樣,但基本都是可以預(yù)防的,因此要想有效降低機械加工誤差,就必須要針對各種常見誤差原因來展開原始誤差控制,提前消除可能存在的誤差隱患。例如在引入各種機械加工工具、機床時,應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計要求來對其尺寸、相對位置關(guān)系、剛度等進行檢查,以保證其各方面質(zhì)量性能均符合要求,避免因刀具剛度不足、機床部件制造誤差等情況而導(dǎo)致零件加工誤差。而在機床、加工工具投入使用后,也同樣要定期對其磨損情況、變形情況、相對位置情況等進行檢查,并在發(fā)現(xiàn)問題后及時更換嚴(yán)重磨損、變形的部件,對相對位置發(fā)生變化的部件進行調(diào)整,加工前還要檢查待加工零件材料的剛度情況。

2.2誤差補償

受機械加工技術(shù)工藝水平的限制,當(dāng)前機械加工中的各種誤差很難完全避免,為保證加工零件的質(zhì)量,還需在控制機械加工原始誤差的同時,通過誤差補償?shù)姆绞絹斫档蜋C械加工誤差。例如在進行零件加工之前,如發(fā)現(xiàn)機床部件存在比較明顯的原始誤差,就可以人為制造出與之相對的新原始誤差,對系統(tǒng)中固有的原始誤差進行補償或抵消,從而降低或消除加工誤差、提高加工精度的目的。

2.3分化原始誤差

分化原始誤差簡單來說就是根據(jù)誤差反映規(guī)律以及上道工序、毛坯工件的尺寸大小,對待加工零件進行科學(xué)分組,使每一組零件的尺寸范圍都能夠縮減到一定范圍內(nèi),這時再按照各組工件的誤差范圍來調(diào)整刀具,就可以確定工件的準(zhǔn)確位置,將整批零件的加工誤差縮小至允許誤差范圍內(nèi)。

2.4變形預(yù)防與改良

機械加工誤差的原因雖然比較多樣,但其中很大一部分都是因零件或加工工具、機床變形而導(dǎo)致誤差,因此在機械加工過程中,對加工零件、機床、加工工具的變形進行有效預(yù)防與改良,因變形所導(dǎo)致的機械誤差問題就能夠得到有效解決。針對待加工零件的熱變形問題,可通過對零件熱處理的操作細節(jié)規(guī)范來降低熱變形的發(fā)生概率,如零件已經(jīng)出現(xiàn)變形,則可以選擇對變形零件進行淬火,并在淬火之后立即停止回火,這樣淬火后零件中的剩余奧氏體就會逐漸轉(zhuǎn)化為馬氏體,并導(dǎo)致零件脹大,最終恢復(fù)到變形前的狀態(tài)。針對裝夾變形問題,則可以針對零件的特點來對工裝進行合理選用,或是為零件設(shè)計專用工裝,以提高工裝的固定效果,在正式加工之前,還需要停止相關(guān)準(zhǔn)備工作查看零件的固定情況,對固定不牢固的零件進行加固。這樣一來,零件在加工過程中不易出現(xiàn)位移問題,零件出現(xiàn)裝夾變形的概率自然也會隨之大大降低。

3結(jié)語

機械加工工藝技術(shù)的更新發(fā)展雖然提高了各種零件產(chǎn)品的機械加工精度,但卻無法真正消除加工誤差,要想降低誤差對加工精度的影響,保證零件加工質(zhì)量,還需全面認識到機械加工誤差的主要原因,同時通過原始誤差控制、分化原始誤差、誤差補償?shù)确椒▉韺φ`差進行有效控制。

參考文獻:

[1]陳動杰,石美軍,郭又銘,等.機械加工工藝技術(shù)的誤差及改善對策[J].科技風(fēng),2019(8):166.

[2]楊昆明.機械加工工藝的技術(shù)誤差問題及對策分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2017(7):293-294.

作者:康德 單位:鹽城生物工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校