关于机械零件加工精度的分析

发表时间:2018/10/8   来源:《新材料.新装饰》2018年5月下   作者:华军
[导读] 随着我国工业经济的发展,机械零件的制作与加工质量是非常重要的,机械产品的性能和使用寿命与组成产品的零件加工质量密切相关,零件的加工质量是保证产品质量基础,衡量零件加工质量的主要指标是加工精度和表面粗糙度。零件的表面质量是机械零件加工质量的重要内容之一,机械零件的表面质量对零件使用时的耐磨性、配合精度、疲劳强度、抗腐蚀性等有很大的影响,提高加工表面的质量,对保证零件的使用性能、提高零件及其机器的寿命
(鸿富锦精密工业(深圳)有限公司,广东 深圳 518109)
摘要:随着我国工业经济的发展,机械零件的制作与加工质量是非常重要的,机械产品的性能和使用寿命与组成产品的零件加工质量密切相关,零件的加工质量是保证产品质量基础,衡量零件加工质量的主要指标是加工精度和表面粗糙度。零件的表面质量是机械零件加工质量的重要内容之一,机械零件的表面质量对零件使用时的耐磨性、配合精度、疲劳强度、抗腐蚀性等有很大的影响,提高加工表面的质量,对保证零件的使用性能、提高零件及其机器的寿命具有重要的意义。本文对机械加工表面质量进行了分析,指出了影响机械加工表面质量的因素,并提出了提高机械加工表面质量的措施,对工程实践有一定的指导作用。
关键词:机械零件;表面质量;机械加工;加工精度
 
        1、机械加工工艺及其与零件加工精度
        1.1机械加工工艺概述
        机械加工工艺指的是通过相关技术把毛胚加工成机械工件与零件的流程,机械加工工艺可以使得毛胚、零件更加吻合。在机械加工中,零件加工、毛胚打磨的精度应当符合相关的要求。一般情况下,应当对零件进行粗加工,之后再进行精加工。粗加工指的是对零件、毛胚进行大致的打磨,打磨后的零件、毛胚应当接近加工的要求;精加工指的是通过精确的计算,使得零件、毛胚的吻合程度达到最大。
        1.2机械加工工艺、零件加工精度的关系
        在机械加工完成之后,应当对其进行全面的检验校正,如果零件存在的误差不再允许的范围之内,应当将其淘汰。机械加工工艺流程的严谨程度与零件加工精确度是否满足加工的要求密切相关。因此,机械加工工艺的本质是将毛胚加工成合格的零件,并且对零件加工精度的要求非常高。在加工作业中,应当根据相关的要求严格执行加工的过程,尽量防止外界因素对零件加工精确度产生干扰。就当前的情况来看,机械加工工艺种类繁多,零件加工的精确度也在快速提升,这也反映了加工工艺的精密性在不断提高。因此,应当全面了解机械加工工艺影响零件加工精确度的主要原因,以便制定相应的措施来改进、完善机械加工工艺,减小其对零件加工精确度的影响,提高零件加工的精确度。
        机械加工精度是指由设计人员根据零件的使用要求合理规定的,由工艺人员根据设计要求和生产条件等,通过采取适当的工艺方法来保证的加工误差所允许的范围。在这里有必要正确区分机械零件的加工误差与加工精度。所谓加工误差,就是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数偏差的大小。而加工精度,则是指机械零件加工以后的实际几何参数与标准几何参数相符合的程度。
        2、影响机械零件加工精度的因素
        各个环节的加工手段都会对机械零件的加工精度产生影响,从而从根本上影响零件的质量。以下从受力变形、热变形和工艺系统几何精度三个角度来分析加工精度的影响因素。
        2.1 受力变形
        加工机械零件时,工艺系统的变形现象时常发生,这是受到多种外力影响的结果,如夹紧力和重力等。在这种情况下,会改变加工毛坯所对应的刀具位置,促使误差的出现,这是影响加工精度的重要因素之一。变形的工艺系统在影响加工精度的基础上,还会导致零件表面的质量降低,生产效率也会严重减小。通常情况下,弹性变形是工艺系统最易发生的受力变形,因此加强该系统当中弹性变形的抵抗能力,对提高加工精度具有重要作用。
        2.2 热变形
        零件的加工过程中,各个环节会出现摩擦等现象,导致温度上升,在热力的作用下加工系统就会发生热变形现象。一旦变形发生,会严重影响加工设备的刀具及零件等,从而导致加工精度的降低。对热变形产生的热源进行分析,主要存在内部热源和外部热源两种。前者指的是加工设备刀具工作过程中所产生的摩擦热和切削热;后者指的是太阳光和辐射等外部温度变化所产生的热量。

近年来我国的自动化加工技术取得了巨大的进步,同时也促使热变形对我国机械零件加工精度的影响越来越大。尤其是那些对精度要求较高的零件当中,热变形的影响更加严重。
        2.3工艺系统几何精度
        在进行零件加工的过程中,需要夹具、刀具和机床等各个部件充分的进行配合,从而形成一个连续运转的系统,这就是工艺系统。该系统的计划精度能够从加工的原理、调整和刀具等误差对加工精度产生严重的影响。其中加工原理误差造成的危害最大,因加工零件时不同形状的刀具无法完全按照规定的路线运作,从而会产生一定的误差。例如,直线插补功能是数控铣床唯一的功能,如果想要促使一段曲线在平面上进行加工,只能运用多个较短的直线来形成进近似要求的曲线。
        3、提升机械零件加工精度的措施与方法
        3.1就地加工
        此种加工方式适用于需要进行二次加工的部分零件,具有影响因素少、误差小等优势。对于零件加工来讲,首次加工并不一定能够满足精度要求,所以,为了使用效果考虑,在使用之前通常还需要对其进行优化处理,这就是一般所说的二次加工。二次加工同样会因为受到各种因素的干扰,而出现一些误差。为了尽可能的减小误差,在必须要进行二次加工的时候就可以酌情考虑“就地加工”。就地加工的优势体现在:其能够对环境变化造成的误差累积起到一定的控制作用。所以,此种方式也是现实中最常用的二次加工法之一。对于部分机械产品来讲,为了控制误差对其性能的影响作用,可考虑通过零件组装并精加工的方式,来提升整体精度。
        3.2减小误差
        此项措施针对的是原始误差,在精度保护方面属于常用手段,效果相对较好。简单来讲,此项措施指的就是:在进行零件加工的时候,通过分析引起误差的原因,来明确应对策略,并制定相应的消除措施,将原始误差尽可能的降至最小。由于制定的措施往往都很有针对性,故此种方法的消除效果通常也比较显著。
        以细长轴为例,其加工时极易出现变形现象或产生振动。对于这种情况,就可以尝试利用上述措施进行解决。具体方法为:(1)分析其出现变形的原因,明确零件弯曲是由加工抗力引发的这一点.(2)根据第一步的结论,初步确定“精粗交替”的加工改进方案。此项方案能够起到控制变形及稳定切削操作的作用,对于保证细长轴的质量具有重要意义。
        3.3补偿误差
        此项措施是针对加工误差而言,实质是根据原有误差的方向及大小,借助人力制造一个与其大小相等、方向相反的误差,使二者相互抵消,进而达到保证整体精准的目的。在个别情况下,此种人为抵消的补偿措施可以使用固定值,但一般情况下是需要结合实际需要灵活确定的。也就是说,不同情况应采用不同的补偿值。
        通常情况下,现实中会借助两种方法来实现误差补偿。第一种方式为“在线检测”,指的是:借助细致的尺度测量,来掌握零件加工的实时状况,并以此为依据,对刀具或者其他的设备进行调整,以确保零件成品符合相应标准。第二种为偶件自动配磨,指的是:将一个比较标准、精度符合要求的零件作为模板、基础进行其他零件的加工。在实行的时候,同样需要实时掌握零件尺寸状况,并将其与基准零件作对比。相比起第一种方法,第二种方法的效率优势更加显著,对于提升生产效率很有益处。
        4、结语
        机械零件的加工精度和表面质量决定了机械零件的加工质量,也是保证机械产品质量的基础。一般情况下,机械零件加工存在的偏差越小,则表明机械零件的加工精度就越高,反之则低。因此,机械零件加工精度的高低,一般是以机械零件加工误差的大小来反映的。
参考文献
[1]吕程. 基于结合面误差建模的装配精度预测与优化研究[D].湖南大学,2016.
 
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