機械加工質(zhì)量波動的原因研究論文

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摘要：在機械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質(zhì)量，如何使工件的加工達到質(zhì)量要求，如何減少各種因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情，也就是要對影響機械加工精度的因素進行分析。本文結合自己多年的教學實踐經(jīng)驗，就影響機械加工精度的因素作一闡述。

關鍵詞：加工精度誤差

在機械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質(zhì)量，如何使工件的加工達到質(zhì)量要求，如何減少各種因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的事情，也就是要對影響機械加工精度的因素進行分析。

一、概述

1.加工精度與加工誤差:加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。

2.加工經(jīng)濟精度:由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的精度是不同的。某種加工方法的加工經(jīng)濟精度不應理解為某一個確定值，而應理解為一個范圍，在這個范圍內(nèi)都可以說是經(jīng)濟的。

3.原始誤差:工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測量誤差等。

4.研究機械加工精度的方法：分析計算法和統(tǒng)計分析法。

二、工藝系統(tǒng)集合誤差

1.機床的幾何誤差:加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。

1)主軸回轉(zhuǎn)誤差,機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。

2)導軌誤差,導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。

3)傳動鏈誤差,傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。

2.刀具的幾何誤差:刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具(如車刀等)，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。

3.夾具的幾何誤差:夾具的作用時使工件相當于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。

三、定位誤差

1.基準不重合誤差:定位基準與設計基準不重合時所產(chǎn)生的基準不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時才會產(chǎn)生，在試切法加工中不會產(chǎn)生。

2.定位副制造不準確誤差:工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。基準不重合誤差的方向和定位副制造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。

四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

1.基本概念:機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產(chǎn)生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。

2.工件剛度:工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。

3.刀具剛度:外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學有關公式估算。

4.機床部件剛度

1)機床部件剛度:機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。

2)影響機床部件剛度的因素:結合面接觸變形的影響,摩擦力的影響,低剛度零件的影響,間隙的影響.

5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響：

1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差

2)由于切削力變化引起的誤差:加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。

3)由于夾緊變形引起的誤差:工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當，將引起工件變形，造成相應的加工誤差。

4)其它作用力的影響

6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑:由前面對工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。

1)提高工藝系統(tǒng)剛度

2)減小切削力及其變化:合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。

五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的40%～70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。

1.工藝系統(tǒng)的熱源——內(nèi)部熱源和外部熱源

2.減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑

六、內(nèi)應力重新分布引起的誤差

1.基本概念:沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應力，稱為內(nèi)應力。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。超級秘書網(wǎng)

2.內(nèi)應力的產(chǎn)生

1)熱加工中內(nèi)應力的產(chǎn)生:在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)應力。

2)冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應力:絲杠一類的細長軸經(jīng)過車削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應力要重新分布，產(chǎn)生彎曲。

3.減小內(nèi)應力變形誤差的途徑:改進零件結構——設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內(nèi)應力的產(chǎn)生。

七、提高加工精度的途徑

減小原始誤差

轉(zhuǎn)移原始誤差

均分原始誤差

均化原始誤差

誤差補償