機械加工誤差綜合分析及控制
發(fā)布時間:2020-12-10點擊:4098
機械加工誤差綜合分析及控制
隨著科技的發(fā)展,人們對機械產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高。在機械加工過程中,誤差的產(chǎn)生不可避免,為了保證零件的加工質(zhì)量,減少各種因素對加工精度的影響,就必須進行機械加工誤差分析,并在此基礎(chǔ)上探尋提升工藝技術(shù)的措施,確保產(chǎn)品質(zhì)量***優(yōu)化。在機械加工中,由機床、夾具、工件和刀具等構(gòu)成的機械加工工藝系統(tǒng)在一定條件下由工人來操作或自動地循環(huán)運行來加工工件,因此,有多方面的因素會對此系統(tǒng)產(chǎn)生影響,導(dǎo)致刀具和工件的相對位置發(fā)生偏離,出現(xiàn)加工誤差。零件要滿足使用要求,加工誤差必須控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。引起加工誤差的因素很多,而且這些因素往往是綜合地交錯在一起或隨機出現(xiàn)的,對加工精度產(chǎn)生綜合性的影響。所以要解決精度問題,要控制加工誤差,首先必須要分析誤差,找出誤差的規(guī)律,判斷產(chǎn)生誤差的原因,然后再采取相對應(yīng)的措施,達到減小加工誤差,滿足零件加工精度的目的。
1零件加工誤差的分析
引起加工誤差的工藝因素(原始誤差)很多,影響因素不同,加工誤差的特征也不同,采取的控制措施也不同。1.1誤差分析方法和思路。根據(jù)零件加工誤差的特點,推斷出影響誤差的主要因素,從而采取相應(yīng)措施。這種分析方法稱為單因素分析法。但是在生產(chǎn)中,影響加工精度的因素常常是非常復(fù)雜的,采用單因素分析法很難判斷其因果關(guān)系,更不能從單個工件的檢查得出結(jié)論,而是要運用數(shù)理統(tǒng)計方法進行歸納、分析、判斷、總結(jié),找出其中的主要原因,采取針對性的措施。在具體的生產(chǎn)實踐中,通常采用綜合分析法,將單因素和統(tǒng)計分析法結(jié)合起來。一般先用統(tǒng)計分析方法,尋找誤差出現(xiàn)的規(guī)律,初步判斷產(chǎn)生誤差的可能原因,然后再用單因素分析法進行分析、試驗,找出影響加工精度的主要因素。加工誤差的分析思路如圖1所示。***步,列舉出所有可能的誤差源,并取得量化數(shù)據(jù);第二步,根據(jù)量化數(shù)據(jù),分析研究原始誤差到零件加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系;第三步,采用合適的手段和方法,測量出零件的實際誤差值;第四步,對誤差進行統(tǒng)計分析,并判斷誤差性質(zhì),找出其中規(guī)律;第五步,采取相應(yīng)的工藝措施消除或減少加工誤差;***后,再次檢驗零件誤差[1]。1.2誤差分析的具體步驟。誤差分析的關(guān)鍵在于能否在具體條件下,找出誤差的規(guī)律,判斷產(chǎn)生加工誤差的主要因素,現(xiàn)在結(jié)合生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗,詳細闡述綜合分析加工誤差的具體步驟。1.2.1誤差調(diào)查。誤差調(diào)查的目的在于調(diào)查誤差產(chǎn)生的前因后果及環(huán)境,摸清誤差產(chǎn)生的規(guī)律??梢哉偌嘘P(guān)人員,召開各種形式的調(diào)查會,大家可以自由討論,集思廣益。通過討論可以了解誤差究竟是一貫存在的,還是***近出現(xiàn)的。如果是***近出現(xiàn)的,是在什么條件下出現(xiàn)的,誤差大小是否有變化,變化有何規(guī)律,等等。誤差出現(xiàn)時,切削過程是否有所改變,切削用量是否進行了調(diào)整,機床是否進行了調(diào)整,刀具是否有所更換,夾具工藝位置是否有所移動,工件材料、毛坯質(zhì)量有無變化,等等。此外,還必須到現(xiàn)場仔細觀察機床、夾具、工件、刀具及實際加工情況。在調(diào)查時,盡量多的測量一些零件樣本,摸清工件的誤差情況,包括其尺寸、形狀或位置的誤差大小及誤差規(guī)律,為分析研究提供***手的原始資料。1.2.2誤差分析。根據(jù)調(diào)查結(jié)果,采用綜合分析法進行初步誤差分析。首先,采用統(tǒng)計分析法,對測量數(shù)據(jù)進行整理,作分布曲線圖和點圖,從而分析誤差的性質(zhì)、大小及加工過程的穩(wěn)定性。其次,查找出在具體的工藝條件下可能產(chǎn)生這類誤差的所有因素,并對每一項因素采用單因素分析法進行分析。分析內(nèi)容包括每項因素所產(chǎn)生的誤差的特征、大小和方向,它們與誤差調(diào)查情況是否吻合。如果不吻合,可以排除;如果吻合,需要進一步分析影響的大小,找出可能的主要影響因素。為了便于分析,可以做出因果分析圖,具體做法如圖2所示。誤差分析時,應(yīng)用分布圖可以判斷誤差的性質(zhì)和規(guī)律,應(yīng)用點圖X--R,不僅可以判斷加工誤差隨時間變化的規(guī)律和趨勢,而且還可以判斷工藝過程的穩(wěn)定性。1.2.3誤差的論證。誤差論證的目的主要是針對上述分析得到的主要影響因素產(chǎn)生的誤差進行實際測量,得到量化數(shù)據(jù)。根據(jù)實際測得的誤差數(shù)據(jù),判斷上述因素對加工誤差的關(guān)聯(lián)關(guān)系,進行進一步判斷,排除非主要影響因素,找出其中主要影響因素。誤差論證時,關(guān)鍵是要設(shè)定合理的測量條件,只有在合理的測量條件下測量的數(shù)據(jù)才有分析價值。比如論證刀具熱伸長對外圓圓柱度的影響,可以測量刀具加工工件的平均升溫,計算出刀具的熱伸長量,測量零件的圓柱度誤差,根據(jù)圓柱度誤差與刀具伸長量的對比分析,判斷關(guān)聯(lián)關(guān)系。再如,論證誤差復(fù)映對加工誤差的影響時,可以選擇加工余量不同的幾個零件,加工后測量誤差大小,然后分析誤差大小與加工余量的關(guān)系,從而判斷兩者之間的關(guān)聯(lián)性。1.2.4誤差的驗證。通過誤差論證,找出影響誤差的主要因素,然后采取相應(yīng)的控制措施,控制加工誤差。為了驗證判斷的正確性和措施的合理性,***后還要進行誤差驗證,只有在采取措施后誤差減小或消除了,才能肯定判斷是正確的,采取的工藝措施是合理的。
2減少誤差、提高加工精度的工藝措施
減少加工誤差,提高零件加工精度,關(guān)鍵在于兩個環(huán)節(jié),***個環(huán)節(jié)是找出誤差規(guī)律或主要影響因素,第二個環(huán)節(jié)就是針對***環(huán)節(jié)的分析結(jié)果采取合理的工藝措施,***后達到減小誤差的目的。影響零件加工精度的因素(原始誤差)很多,需要對癥下藥才能有效。2.1減少原始誤差對加工精度影響的常用措施。2.1.1調(diào)整誤差。工藝系統(tǒng)中的調(diào)整主要是指工件安裝位置和刀具對刀位置的調(diào)整。調(diào)整的目的是保證工件和刀具在加工過程中保持正確的相對位置。減少這類誤差的主要措施有:(1)采用先進的裝置、正確的方法和認真負責(zé)的態(tài)度進行調(diào)整,確保工件和刀具的正確位置;(2)粗、精加工分開,減小由于切削力的變化引起工件和刀具的位置偏移變化;(3)零件的精加工工序采用基準統(tǒng)一,減少工件的裝夾次數(shù)。2.1.2刀具誤差。刀具誤差主要是指切削過程中刀具磨損引起的加工誤差。減少這種誤差的常用措施有:(1)選擇高硬度的刀具材料,提高刀具刃磨質(zhì)量,減緩刀具磨損;(2)合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù),合理安排加工工序,充分使用冷卻液等,降低切削溫度,減緩刀具磨損;(3)盡量選用多刃刀具,增加切削過程的平穩(wěn)性,減少沖擊磨損。2.1.3度量誤差。度量時產(chǎn)生的誤差稱為度量誤差。減少度量誤差的常用措施有:(1)根據(jù)零件加工精度要求選擇合適的度量工具;(2)采用正確的度量方法和認真負責(zé)的工作態(tài)度,對于零件的關(guān)鍵尺寸采取多人測量等措施均可減少度量誤差。同時要注意平時對量具進行定期鑒定和保養(yǎng),以便保證量具的精度和使用壽命。2.1.4機床幾何誤差。機床幾何誤差主要是指機床加工時主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差和傳動鏈的傳動誤差等引起的加工誤差。減少這類誤差的主要措施有:(1)對于提高主軸的回轉(zhuǎn)精度,可以換用高精度的靜***承,更換高精度的滾動軸承,對滾動軸承進行預(yù)緊等措施;(2)導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差一旦出現(xiàn),一般情況下不方便調(diào)整,只能采取預(yù)防措施,確保安裝正確,合理使用,注意及時保養(yǎng)和檢測等措施來推遲這類誤差的出現(xiàn)。(3)機床傳動鏈誤差只影響內(nèi)聯(lián)傳動,對于外聯(lián)傳動加工,可以不考慮傳動鏈的誤差。和導(dǎo)軌誤差一樣,一旦機床傳動鏈出現(xiàn)誤差,一般情況下不方便調(diào)整,只能采取預(yù)防措施推遲這類誤差的出現(xiàn)。(4)調(diào)整加工方式,將機床幾何誤差轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向或完全不影響加工精度的方向。2.1.5工藝系統(tǒng)的受力變形產(chǎn)生的誤差。減少這類誤差的常用措施有:(1)提高工藝系統(tǒng)的剛度。調(diào)整機床主軸和導(dǎo)軌,提高機床的剛度;減少刀具的懸伸長度,提高刀具的剛度;合理的裝夾和加工方式,提高工件的剛度;(2)采用合理的工藝措施,減小切削力的大小及切削力的變化。如合理選擇刀具角度和切削用量,可以減小切削力;毛坯分組,使加工余量均勻,可以減小切削力的變化。2.1.6工藝系統(tǒng)的受熱變形產(chǎn)生的誤差。工藝系統(tǒng)在各種熱因素的影響下產(chǎn)生熱膨脹變形,導(dǎo)致工件和刀具之間的理想位置發(fā)生偏移,引起加工誤差。減少這類誤差的常用措施有:(1)控制機床的熱變形??者\轉(zhuǎn)預(yù)熱機床,達到熱平衡,在熱平衡狀態(tài)下進行加工;(2)合理選擇切削用量、加工方式、切削刀具,減少切削熱;(3)在工藝上,粗、精加工分開;(4)控制溫度環(huán)境,在恒溫條件下進行加工;(5)采取充分冷卻和強制冷卻措施進行散熱。2.1.7內(nèi)應(yīng)力變形誤差。減少內(nèi)應(yīng)力引起的誤差,常用措施有:(1)采取時效處理和振動消除應(yīng)力;(2)粗、精階段分開加工,并安排在不同的工序中進行;(3)對于精密零件,不允許采用冷校直,只能采用熱校直。減少原始誤差對加工精度的影響,除了采用上述控制誤差措施外,通常還可以采用均分原始誤差、均化原始誤差、轉(zhuǎn)移原始誤差等方法來減少原始誤差對加工精度的影響。2.2誤差補償措施。在實際生產(chǎn)中,影響加工精度的因素常常非常復(fù)雜,要找到主要的影響因素并不容易,有時即使找到了主要影響因素,也不便于直接調(diào)整,這時可以考慮采用誤差補償措施。從提高加工精度考慮,在現(xiàn)有工藝系統(tǒng)條件下,誤差補償技術(shù)是一種行之有效的方法。誤差補償?shù)某S么胧┯?在線測量與在線補償、采用校正裝置及其他補償方法等。
3結(jié)語
隨著科技的發(fā)展,對零件的精度要求越來越高,除了在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上采取合理工藝措施減少誤差,提高精度,還可以通過融入高新技術(shù),創(chuàng)新更多的新工藝新方法,形成先進制造技術(shù),實現(xiàn)精密和超精密加工及納米加工,確保零件在使用過程中的安全性、可靠性、穩(wěn)定性。
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