普通機(jī)床加工誤差分析及提高精度的措施

引言

普通機(jī)床是我國(guó)眾多行業(yè)應(yīng)用的主要加工設(shè)備,機(jī)床在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后,其加工精度容易受到影響,致使加工誤差問(wèn)題出現(xiàn)。而引發(fā)加工誤差的原因有許多種,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析,導(dǎo)致普通機(jī)床加工誤差的主要原因是硬件工藝,也就是說(shuō),設(shè)備自身的問(wèn)題是導(dǎo)致加工誤差的根本原因。

1加工誤差和加工精度概述

加工誤差是指加工零件實(shí)際的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)之間存在一定程度的偏差。而加工精度是指實(shí)際加工的零件與CAD模型之間的符合程度,主要包括以下參數(shù):一是尺寸參數(shù):二是形狀參數(shù):三是位置參數(shù)[1]。在實(shí)際加工零件過(guò)程中,企業(yè)會(huì)用公差等級(jí)作為衡量精度的標(biāo)尺,加工精度等級(jí)越高,則加工制造精度就越低,例如:1T6所代表的加工精度就低于1T5。而誤差則可以直接用數(shù)值表示,顯而易見(jiàn),加工誤差數(shù)值越大,就代表機(jī)床所加工的零件與設(shè)計(jì)零件相差越大,加工精度就越低。因此,在實(shí)際加工零件過(guò)程中,二者都是用來(lái)評(píng)價(jià)零件加工質(zhì)量的單位。

2普通機(jī)床的加工誤差

2.1機(jī)床自身的誤差

2.1.1主軸誤差

主軸是機(jī)床最重要的部件之一。主軸上通常會(huì)安裝一些加工刀具和工件,并通過(guò)旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的動(dòng)能,實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工制造[2]。由此可見(jiàn),如果主軸存在故障,必然會(huì)導(dǎo)致零件加工精度受到影響,加工誤差問(wèn)題也會(huì)就此發(fā)生。一般情況下,主軸誤差主要表現(xiàn)為徑向回轉(zhuǎn)誤差,而導(dǎo)致這種誤差的原因有以下方面:一是主軸承存在誤差:二是主軸同軸弧度存在誤差:三是主軸內(nèi)軸頸弧度存在誤差。

2.1.2導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌如果存在誤差,將會(huì)對(duì)零件加工精度造成直接的影

響。所謂"導(dǎo)軌誤差"指的是機(jī)床實(shí)際運(yùn)行的方向與設(shè)計(jì)方向存在差距。而導(dǎo)致這類(lèi)誤差出現(xiàn)的原因有以下方面:一是制造工藝和安裝方法不符合標(biāo)準(zhǔn):二是導(dǎo)軌工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng),受到了嚴(yán)重磨損。例如:普通機(jī)床常見(jiàn)的導(dǎo)軌誤差主要包括水平表面的直線(xiàn)誤差和垂直表面的直線(xiàn)誤差,這兩種誤差均會(huì)對(duì)零件加工精度造成影響。

2.1.3元件間傳動(dòng)鏈誤差

元件間傳動(dòng)鏈誤差是指在普通機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中,傳動(dòng)鏈?zhǔn)孜矁啥说脑l(fā)生位移誤差,通常利用轉(zhuǎn)角誤差值作為衡量這種誤差的參數(shù)。而導(dǎo)致普通機(jī)床出現(xiàn)這種誤差的原因是制造和安裝工藝存在偏差,同時(shí),各部件長(zhǎng)期受損也是重要

原因。

2.1.4加工刀具誤差

加工刀具是普通機(jī)床的重要組成部分,如果刀具存在制造誤差,必然會(huì)導(dǎo)致零件加工精度受到影響,尤其是一些用于定尺寸的刀具,其影響將會(huì)被逐漸放大。當(dāng)然,并不是說(shuō)所有刀具都會(huì)影響加工精度,普通機(jī)床加工精度受到刀具的影響相對(duì)較小。

2.2加工過(guò)程中的誤差

2.2.1加工刀具與零件位置變形

在實(shí)際加工過(guò)程中,由于受到夾緊力、重力和慣性的影響,車(chē)床可能會(huì)發(fā)生變形,繼而使加工刀具與零件位置發(fā)生變化,車(chē)床加工零件的精度會(huì)因此受到影響。

2.2.2工件剛度較差

如果制造工件的材質(zhì)剛度較差,則工件硬度自然無(wú)法得到保證,雖然在加工之前,工作人員無(wú)法在表面感覺(jué)到問(wèn)題,但在實(shí)際加工過(guò)程中,工件硬度不足的問(wèn)題將會(huì)被放大,工件由于自身硬度不足,無(wú)法承受各方面的作用力,尤其是主軸旋轉(zhuǎn)的切削力,繼而會(huì)發(fā)生變形,在這種情況下,對(duì)其進(jìn)行加工必然會(huì)存在加工誤差。

2.2.3夾緊力引起的誤差

夾緊力誤差產(chǎn)生的原因?yàn)橐韵聝煞矫?一是工件剛度較差,二是機(jī)床夾具施力方向出現(xiàn)錯(cuò)誤。上述兩種情況一旦出現(xiàn),同樣會(huì)導(dǎo)致工件變形,影響加工精度。

2.2.4受熱引起的誤差

普通機(jī)床在工作過(guò)程中,容易受到環(huán)境和摩擦力的影響,機(jī)床溫度會(huì)逐漸上升。例如:切削力會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠?各種部件運(yùn)行所消耗的能量,有一部分也會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能,并且機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中,主軸和齒輪運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力同樣會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能,這些熱能如果集中到一起,很容易導(dǎo)致機(jī)床發(fā)生變形,致使普通車(chē)床加工零件的精度下降。

3提高普通機(jī)床精度的措施

3.1規(guī)范操作方法,消除主軸誤差

想要消除普通機(jī)床的主軸誤差,應(yīng)做好以下方面的工作:一是加強(qiáng)對(duì)機(jī)床設(shè)備的維護(hù)力度,并規(guī)范操作方法,確保操作行為不會(huì)讓主軸受到外力影響,例如敲擊、震動(dòng)等。二是強(qiáng)化主軸設(shè)備的加工精度,通過(guò)對(duì)主軸配套部件等設(shè)備進(jìn)行精度強(qiáng)化,可在一定程度上避免主軸誤差。三是保證主軸承的質(zhì)量,主軸承是主軸的核心部件,在采購(gòu)和安裝主軸承過(guò)程中,必須確保其質(zhì)量和安裝精度符合標(biāo)準(zhǔn)。首先,在安裝主軸承前,應(yīng)讓機(jī)床主軸保持在穩(wěn)定的狀態(tài),且與軸承實(shí)現(xiàn)無(wú)縫結(jié)合。其次,對(duì)于加工精度要求較高的滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō),應(yīng)提前做好保護(hù)措施,提高其抗磨損性。四是選擇合適的主軸結(jié)構(gòu),最好選擇運(yùn)動(dòng)功能和定位功能相分離的主軸結(jié)構(gòu),以此來(lái)避免加工零件過(guò)程中,主軸回轉(zhuǎn)對(duì)于工件回轉(zhuǎn)精度造成的影響。五是提高主軸回轉(zhuǎn)精度,可將液體和氣體等介質(zhì)灌輸至靜壓軸承,以有效改善主軸承的形狀誤差。

此外,工作人員還可采用分化誤差方法,減少加工誤差。在實(shí)際加工過(guò)程中,工作人員應(yīng)注意觀(guān)察,明確誤差出現(xiàn)的原因和規(guī)律,對(duì)誤差問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確的定位,并根據(jù)誤差種類(lèi)的不同,采取不同的解決措施。如果加工零件體積過(guò)大,則可對(duì)其進(jìn)行二次加工,促使零件的體積變小,并解決上次加工留存的誤差,繼而提升零件加工精度。

3.2正確安裝機(jī)床,消除導(dǎo)軌誤差

消除導(dǎo)軌誤差,首先要對(duì)機(jī)床進(jìn)行固定,并采用合理的安裝方式,增強(qiáng)其穩(wěn)定性,同時(shí)對(duì)機(jī)床的位置、距離等進(jìn)行調(diào)整,以提升加工精度。其次,工作人員需定期對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行檢查和維護(hù),例如:工作人員在使用機(jī)床后,應(yīng)及時(shí)清理工件的殘?jiān)?防止這些殘?jiān)鼘?duì)部件結(jié)構(gòu)造成影響。再次,應(yīng)定期利用潤(rùn)滑油等物質(zhì)對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行保養(yǎng),降低導(dǎo)軌的受磨損程度,同時(shí)還要對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行防銹處理,避免生銹問(wèn)題影響加工精度。此外,工作人員在使用機(jī)床時(shí),需對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行把握,根據(jù)環(huán)境的變化,采用不同的導(dǎo)軌組合形式,盡可能減少加工誤差。最后,要充分發(fā)揮液態(tài)油和空氣壓力的均化作用,并選擇靜壓型導(dǎo)軌,同時(shí),提高工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)精度,并確保導(dǎo)軌長(zhǎng)期處在高精度的狀態(tài)。

此外,使用軟爪也可以有效減少加工誤差。軟爪結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,且使用成本低廉,比較適合在普通機(jī)床中應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用軟爪過(guò)程中,工作人員只需按照操作標(biāo)準(zhǔn)加工零件,即可保證零件加工的精度。

3.3提升傳動(dòng)鏈的精密度

提升傳動(dòng)鏈傳動(dòng)精度,是降低機(jī)床加工誤差的重要方法,例如:工作人員可減少傳動(dòng)鏈兩端元件的數(shù)量,并對(duì)傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度進(jìn)行控制。其次,如果機(jī)床現(xiàn)在使用的傳動(dòng)鏈為快速或均速傳動(dòng)鏈,將其替換為降速傳動(dòng)鏈也會(huì)起到良好的效果。同時(shí),還可采用誤差補(bǔ)償法,減少加工誤差,提高加工精度。誤差補(bǔ)償法屬于一種事后補(bǔ)償誤差的方法,其原理為通過(guò)多種檢測(cè)方法的使用,對(duì)加工誤差進(jìn)行測(cè)量,然后利用事先建立的誤差補(bǔ)償模型,對(duì)誤差值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,最后通過(guò)補(bǔ)償控制機(jī)構(gòu)補(bǔ)償加工誤差,從而實(shí)現(xiàn)提高加工精度的目的。這種技術(shù)的應(yīng)用可以從根本上消除加工誤差。

3.4合理選擇加工刀具

加工刀具是普通機(jī)床重要的部件,為提升零件加工精度,加工企業(yè)必須根據(jù)機(jī)床和加工零件的實(shí)際情況,合理選擇加工刀具。例如:如加工零件硬度較高,應(yīng)選擇耐磨性強(qiáng)的刀具,然后在刀具使用之前對(duì)其進(jìn)行檢查和預(yù)處理,以確保刀具在加工過(guò)程中不會(huì)因?yàn)槟p而影響加工精度。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述,加工誤差是普通機(jī)床在加工過(guò)程中不可避免的問(wèn)題,而導(dǎo)致加工誤差的原因無(wú)外乎兩種,一是車(chē)床自身的原因,二是車(chē)床在加工過(guò)程中產(chǎn)生的原因。但在查明誤差原因后,可以采用提高加工精度的措施,減少或消除誤差,繼而確保零件加工精度,使普通機(jī)床的應(yīng)用效果得到提升,以此來(lái)推動(dòng)機(jī)床加工行業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。