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机床加工精度的调整方法与影响因素

Date of issue:2022-06-24 09:39:04  Number of hits:7986

加工精度是指被加工零件表面的实际尺寸、形状和位置等三个几何参数与图纸要求的理想几何参数一致的程度。尺寸的理想几何参数是平均尺寸;对于曲面几何,是绝对的圆、圆柱、平面、圆锥、直线等。对于面与面之间的相互位置,是绝对平行度、垂直度、同轴度、对称度等。零件的实际几何参数与理想几何参数之间的偏差称为加工误差。

1.介绍

加工精度主要用于生产产品,加工精度和加工误差是评价加工表面几何参数的术语。加工精度用公差等级来衡量。等级值越小,精度越高。加工误差用数值表示。数值越大,误差越大。加工精度高意味着加工误差小,反之亦然。从IT01、IT0、IT1、IT2、IT3到IT18共20个公差等级,其中IT01表示该零件加工精度最高,IT18表示该零件加工精度最低,一般IT7、IT8为中等加工精度等级。

通过任何加工方法获得的实际参数都不会绝对准确。从零件的功能来看,只要加工误差在零件图要求的公差范围内,就认为加工精度是有保证的。

2.相关内容

精度:指被加工零件的实际尺寸与零件尺寸公差带中心的重合程度。

形状精度:指被加工零件表面的实际几何形状符合理想几何形状的程度。

位置精度:指加工后零件相关表面之间实际位置精度的差异。

关系:通常在设计机器零件和规定零件的加工精度时,要注意把形状误差控制在位置公差以内,位置误差要小于尺寸公差。即精密零件或零件的重要表面,形状精度要求应高于位置精度要求,位置精度要求应高于尺寸精度要求。

3.调整法

1.调整工艺系统。

切割方式的调整:通过试切-测量尺寸-调整刀具的切割量-进给切割-再次切割,以此类推,直到达到要求的尺寸。这种方法生产效率低,主要用于单件小批量生产。

调整方法:预先调整机床、夹具、工件、刀具的相对位置,得到所需尺寸。这种方法生产率高,主要用于批量生产。

2.减少机床误差

1)提高主轴部件的制造精度。

应提高轴承的回转精度;

①选择高精度滚动轴承;

②采用高精度多油楔动压轴承;

③采用高精度静压轴承。

与轴承配套的零件精度要提高;

(1)提高箱体支撑孔和主轴颈的加工精度;

(2)提高与轴承配合面的加工精度;

③测量并调整相应零件的径向跳动范围,以补偿或抵消误差。

2)正确预加载滚动轴承。

①清除即可;

②增加轴承刚度;

③均衡滚动元件误差。

3)主轴旋转精度没有反映在工件上。

3.减少传动链的传动误差。

1)传动件数量少,传动链短,传动精度高;

2)采用减速传动(I

3)端件的精度应高于其他传动件。

4.减少工具磨损

在刀具尺寸磨损达到锐磨阶段之前,有必要重新磨刀。

5.减少工艺系统的应力和变形。

主要来自:

1)提高系统的刚性,特别是工艺系统中薄弱环节的刚性;

2)降低负荷及其变化。

提高系统刚性

①合理的结构设计

1)最小化连接表面的数量;

2)防止局部低刚度环节;

3)基础部分和支架的结构和截面形状应合理选择。

②提高连接面的接触刚度。

1)提高机床零件中零件间结合面的质量;

2)预加载机床部件;

3)提高工件定位基准的精度,降低其表面粗糙度。

③采用合理的夹紧和定位方法。

减少负荷及其变化

①合理选择刀具的几何参数和切削参数,降低切削力;

②将毛坯分组,尽量使调整中的毛坯加工余量均匀。

6.减少工艺系统的热变形

(1)减少热量,隔离热源。

1)采用较小的切削量;

2)当零件精度要求高时,将粗加工和精加工工序分开;

3)尽可能将热源与机床分开,以减少机床的热变形;

4)从结构、润滑等方面改善主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副等不可分离热源的摩擦特性。,减少热量产生或使用隔热材料;

5)采用强制风冷、水冷等散热措施。【金属加工微信,内容不错,值得关注。】

②平衡温度场

③采用合理的机床部件结构和装配基准。

1)采用热对称结构——在齿轮箱内,对称布置轴、轴承、传动齿轮等。能使箱壁温升均匀,减少箱体变形;

2)合理选择机床部件的装配基准。

④加速传热平衡。

⑤控制环境温度

7.降低残余应力

1.增加热处理工艺,消除内应力;

2.合理安排工艺流程。

4.影响的原因

①加工原理误差

加工原理误差是指以近似的叶片型线或近似的传动关系进行加工而产生的误差。在螺纹、齿轮和复杂曲面的加工中,经常出现加工原理误差。

例如,用于加工渐开线齿轮的齿轮滚刀,为了使滚刀制造方便,用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆,造成齿轮渐开线齿形误差。再比如车削模数蜗杆,因为蜗杆的螺距等于蜗轮的螺距(即mπ),其中M是模数,π是无理数。然而,车床的替换齿轮的齿数是有限的。选择替换齿轮时,π只能换算成一个近似的分数值(π =3.1415)进行计算,这样会导致刀具对工件的成形运动(螺旋运动)不准确,导致螺距误差。

在加工中,一般采用近似加工,在理论误差满足加工精度要求(" =10%-15%尺寸公差")的前提下,提高生产率和经济性。

②调整误差

机床调整误差是指由于调整不准确而产生的误差。

③机床误差

机床误差是指机床的制造误差、安装误差和磨损。包括机床导轨的导向误差、机床主轴的旋转误差和机床传动链的传动误差。

机床导向误差

1.导轨的导向精度——导轨副运动部件的实际运动方向与理想运动方向的符合程度。主要包括:

①导轨在水平面内的直线度δ y和垂直面内的直线度δ z(弯曲);

②前后导轨的平行度(扭曲);

③导轨在水平面和垂直面内与主轴旋转轴的平行度误差或垂直度误差。

2.导向精度对切削的影响主要考虑由导向误差引起的刀具和工件在误差敏感方向上的相对位移。车削时,误差敏感方向为水平方向,垂直方向引起的导向误差引起的加工误差可以忽略。镗孔时,误差敏感方向随刀具旋转而变化;刨削时,误差敏感方向是竖直方向,床身导轨在竖直平面内的直线度引起加工表面的直线度和平面度误差。

机床主轴旋转误差

主轴旋转误差是指实际旋转轴与理想旋转轴的偏差。包括主轴端面圆跳动、主轴径向圆跳动和主轴几何轴线倾斜摆动。

1.主轴端面圆跳动对加工精度的影响:①加工圆柱面时没有影响;②车削、镗削端面时,会产生端面与圆柱轴线的垂直度误差或端面平面度误差;③加工螺纹时,会产生螺距循环误差。

2.主轴径向圆跳动对加工精度的影响:①如果径向回转误差表现为其实际轴线在Y轴坐标方向作调和直线运动,则镗床镗出的孔为椭圆孔,圆度误差为径向圆跳动的幅度;车床加工的孔没有影响;②如果主轴几何轴线偏心运动,无论车削还是镗削,都可以得到刀尖半径到平均轴线的圆。

3.主轴几何轴倾斜角摆动对加工精度的影响:①几何轴在空间上相对于平均轴有一定锥角的圆锥轨迹,等价于几何轴从各截面绕平均轴的偏心运动,但从轴向看偏心值互不相同;(2)几何轴在某一平面内摆动,从各截面看相当于实际轴在一平面内的简谐直线运动,但从轴向看跳跃的幅度因地而异;③实际上,主轴几何轴的倾斜摆动是上述两者的叠加。

机床传动链的传动误差

机床传动链的传动误差是指传动链中第一个和最后一个传动元件之间的相对运动误差。

④制造误差和夹具磨损

夹具的误差主要是指:1)定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具本体等的制造误差。2)夹具组装后,上述各部件工作面之间的相对尺寸误差;3)使用过程中夹具工作表面的磨损。金属加工微信,内容不错,值得关注。

⑤工具制造误差和磨损

刀具误差对加工精度的影响因刀具类型而异。

1)定径工具(如钻头、铰刀、键槽铣刀和圆拉刀等)的尺寸精度。)直接影响工件的尺寸精度。

2)成形刀具(如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等)的形状精度。)会直接影响工件的形状精度。

3)展成刀具(如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀等)的刃形误差。)会影响加工表面的形状精度。

4)一般刀具(如车刀、镗刀、铣刀)的制造精度对加工精度没有直接影响,但刀具容易磨损。

⑥工艺系统的应力变形

在切削力、夹紧力、重力和惯性力的作用下,工艺系统会发生变形,破坏被调整工艺系统各部件的相互位置关系,导致加工误差的产生,影响加工过程的稳定性。主要考虑机床、工件的变形和工艺系统的总变形。

切削力对加工精度的影响

仅考虑机床的变形,对于加工轴类零件,机床的变形导致工件呈两头粗中间细的马鞍形,即产生圆柱度误差。仅考虑工件的变形,对于加工轴类零件来说,工件的变形使被加工工件呈现出两头薄中间厚的鼓形。对于加工孔类零件,仅考虑机床或工件的变形,加工的工件形状与加工的轴类零件形状相反。

夹紧力对加工精度的影响

当工件被夹紧时,由于工件刚度低或夹紧力不当,工件相应变形,产生加工误差。

⑦工艺系统的热变形

在加工过程中,工艺系统受到内部热源(切削热、摩擦热)或外部热源(环境温度、热辐射)的加热变形,从而影响加工精度。在大型工件加工和精密加工中,由工艺系统热变形引起的加工误差占总加工误差的40%-70%。

工件热变形对加工金的影响包括工件受热均匀和工件受热不均匀。

⑧工件内部的残余应力。

残余应力的产生:1)毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力;2)冷矫直产生的残余应力;3)切削产生的残余应力。

⑨加工场地环境影响

加工现场经常会有很多小金属屑。如果这些金属屑位于零件的定位面或孔上,就会影响零件的加工精度。对于高精度加工,一些肉眼看不见的小金属屑会影响精度。这种影响因素会被识别出来,但没有有效的方法消除,往往取决于操作者的操作方法。

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