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)床是我國眾多行業(yè)應(yīng)用的主要加工設(shè)備,機(jī)床在經(jīng)過長時間使用后,其加工精度容易受到影響,致使加工誤差問題出現(xiàn)。而引發(fā)加工誤差的原因有許多種,經(jīng)過實驗分析,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,設(shè)備自身的問題是導(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際的幾何參數(shù)與設(shè)計參數(shù)之間存在一定程度的偏差。而加工精度是指實際加工的零件與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]。在實際加工零件過程中,企業(yè)會用公差等級作為衡量精度的標(biāo)尺,加工精度等級越高,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,加工誤差數(shù)值越大,就代表機(jī)床所加工的零件與設(shè)計零件相差越大,加工精度就越低。因此,在實際加工零件過程中,二者都是用來評價零件加工質(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。主軸上通常會安裝一些加工刀具和工件,并通過旋轉(zhuǎn)帶來的動能,實現(xiàn)對零件的加工制造[2]。由此可見,如果主軸存在故障,必然會導(dǎo)致零件加工精度受到影響,加工誤差問題也會就此發(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,將會對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)床實際運行的方向與設(shè)計方向存在差距。而導(dǎo)致這類誤差出現(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)軌工作時間過長,受到了嚴(yán)重磨損。例如:普通機(jī)床常見的導(dǎo)軌誤差主要包括水平表面的直線誤差和垂直表面的直線誤差,這兩種誤差均會對零件加工精度造成影響。

2.1.3元件間傳動鏈誤差

元件間傳動鏈誤差是指在普通機(jī)床運行過程中,傳動鏈?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,各部件長期受損也是重要

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,其影響將會被逐漸放大。當(dāng)然,并不是說所有刀具都會影響加工精度,普通機(jī)床加工精度受到刀具的影響相對較小。

2.2加工過程中的誤差

2.2.1加工刀具與零件位置變形

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

2.2.2工件剛度較差

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

2.2.3夾緊力引起的誤差

夾緊力誤差產(chǎn)生的原因為以下兩方面:一是工件剛度較差,二是機(jī)床夾具施力方向出現(xiàn)錯誤。上述兩種情況一旦出現(xiàn),同樣會導(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)床在工作過程中,容易受到環(huán)境和摩擦力的影響,機(jī)床溫度會逐漸上升。例如:切削力會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠?各種部件運行所消耗的能量,有一部分也會轉(zhuǎn)化為熱能,并且機(jī)床在運行過程中,主軸和齒輪運動所產(chǎn)生的摩擦力同樣會轉(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:一是加強對機(jī)床設(shè)備的維護(hù)力度,并規(guī)范操作方法,確保操作行為不會讓主軸受到外力影響,例如敲擊、震動等。二是強化主軸設(shè)備的加工精度,通過對主軸配套部件等設(shè)備進(jìn)行精度強化,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,在采購和安裝主軸承過程中,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),且與軸承實現(xiàn)無縫結(jié)合。其次,對于加工精度要求較高的滾動軸承來說,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),最好選擇運動功能和定位功能相分離的主軸結(jié)構(gòu),以此來避免加工零件過程中,主軸回轉(zhuǎn)對于工件回轉(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。在實際加工過程中,工作人員應(yīng)注意觀察,明確誤差出現(xiàn)的原因和規(guī)律,對誤差問題進(jìn)行準(zhǔn)確的定位,并根據(jù)誤差種類的不同,采取不同的解決措施。如果加工零件體積過大,則可對其進(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,首先要對機(jī)床進(jìn)行固定,并采用合理的安裝方式,增強其穩(wěn)定性,同時對機(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)及時清理工件的殘渣,防止這些殘渣對部件結(jié)構(gòu)造成影響。再次,應(yīng)定期利用潤滑油等物質(zhì)對導(dǎo)軌進(jìn)行保養(yǎng),降低導(dǎo)軌的受磨損程度,同時還要對導(dǎo)軌進(jìn)行防銹處理,避免生銹問題影響加工精度。此外,工作人員在使用機(jī)床時,需對工作環(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,提高工作臺的驅(qū)動精度,并確保導(dǎo)軌長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)較為簡單,且使用成本低廉,比較適合在普通機(jī)床中應(yīng)用。在實際應(yīng)用軟爪過程中,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提升傳動鏈的精密度

提升傳動鏈傳動精度,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鏈兩端元件的數(shù)量,并對傳動鏈的長度進(jìn)行控制。其次,如果機(jī)床現(xiàn)在使用的傳動鏈為快速或均速傳動鏈,將其替換為降速傳動鏈也會起到良好的效果。同時,還可采用誤差補償法,減少加工誤差,提高加工精度。誤差補償法屬于一種事后補償誤差的方法,其原理為通過多種檢測方法的使用,對加工誤差進(jìn)行測量,然后利用事先建立的誤差補償模型,對誤差值進(jìn)行準(zhǔn)確計算,最后通過補償控制機(jī)構(gòu)補償加工誤差,從而實現(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)選擇耐磨性強的刀具,然后在刀具使用之前對其進(jìn)行檢查和預(yù)處理,以確保刀具在加工過程中不會因為磨損而影響加工精度。

4結(jié)語

綜上所述,加工誤差是普通機(jī)床在加工過程中不可避免的問題,而導(dǎo)致加工誤差的原因無外乎兩種,一是車床自身的原因,二是車床在加工過程中產(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,以此來推動機(jī)床加工行業(yè)實現(xiàn)更好的發(fā)展。