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机械加工范文1
关键词：拟实制造；车削过程；仿真
拟实制造技术是指模拟产品从设计到制造再到装配的全过程，其能够发现产品制造过程中可能存在的问题，及时预测与分析问题原因，并提出改进措施，对于优化制造流程、减少产品开发风险、提高经济效益具有十分重要的意义。机械加工过程仿真作为拟实制造技术的重要组成部分，能够通过对机床—工件—刀具等一系列工艺系统的模拟、监测，获得加工信息，进而对实际加工的问题进行预测与优化，提升实际加工过程的智能化水平。
一、拟实制造技术简介
（一）拟实制造系统的构成。
拟实制造是产品开发中不可或缺的内容，其具体是指借助计算机技术对产品从设计到制造再到装配等全过程进行全面仿真、模拟。拟实制造系统的流程涵盖了实际产品生产的全生命周期，具体来讲，其主要由五个阶段构成：
（1）概念设计阶段。
这一阶段主要完成对产品的运动学仿真分析，为下一阶段提供总体思路。
（2）详细设计阶段。
这一阶段需要对产品加工的全流程进行仿真模拟，包括分析与预测加工过程中的各项物理参数、物理仿真过程、工件几何参数，校验几何仿真过程、对产品的装配进行仿真等等。
（3）加工制造阶段。
这一阶段是前期设计阶段的理论验证阶段，是拟实制造系统的核心，包括作业计划与生产计划调度、工厂设计、制造车间设计以及控制器设计等。
（4）测试阶段。
运行仿真加工过程，监测其同实际生产的差距，发现其中存在的问题。
（5）培训与维护阶段。
对仿真器使用者进行培训，包括生产过程培训以及二级维护培训。由上述拟实制造系统的五个运行阶段我们可以看出，拟实制造按流程可划分为五个工作层级，即工厂级、车间级、调度级（含具体仿真加工过程）、各制造单元。
（二）拟实制造技术的国内外发展情况。
现阶段，拟实制造技术的研究重点仍集中于技术理论研究以及对各级仿真环境的构造与实践尝试。具体来讲，技术理论研究的主要内容包括整个拟实系统的建模方法、模型构成与集成方式以及近年来流行的虚拟制造技术、虚拟制造系统的应用与衍伸等。对各级仿真环境的构造与实践则主要包括具体加工过程、加工单元的仿真以及实验室角度的虚拟工程与虚拟车间设计、对工厂级设备的调度、对车间级设备的管理、信息的集成处理等等。目前，在国内，虚拟制造技术得到了制造业的高度重视，许多科研机构、企业投入到了虚拟制造技术生产过程模拟、建模方法等方面的研究当中，与此同时，人工智能以及神经网络等高端新兴科技也被引入到了虚拟制造系统中，虚拟工厂级、车间级的设计与调度得到优化与提升。
二、机械加工过程仿真
（一）机械加工过程仿真的现状与问题。
目前，机械加工过程仿真主要有以下两种情况：
（1）以加工过程仿真为系统主要内容，构造完整拟实制造系统。
（2）采用金属切削方式，对机械加工过程中各内部因素的变化与作用情况进行仿真模拟，研究其切削原理，为实际生产提供理论基础。上述两种机械加工过程仿真所基于的原理是相同的，都是根据实际需求对机械加工工艺系统建立连续变化模型，而后采用数学离散法计算出其中的断续点，再通过对这些断续点的物理因素变化来仿真加工过程。机械加工过程仿真存在的问题主要有：
（1）物理仿真同实际生产差距较大。现阶段的机械加工过程仿真是基于理想状态展开的，其中有大量人为的假设因素。这种理想状态不能将所有可能存在的情况考虑进来，因而不能真实反映实际生产的状况。
（2）加工范围与形式仍不能满足需要。国内机械加工过程仿真仍主要以铣、磨为主，仿真技术对这两种工艺的应用范围仍然很窄。
（3）仿真手段仍较为低端。由于计算机软硬件的限制，仿真技术的精确度不高，发展速度也较慢。
（二）机械加工过程仿真系统的结构。
机械加工过程仿真系统属于拟实制造的第二阶段———详细设计阶段，这一阶段需要对机床—工件—刀具所构成的仿真系统中的参数与信息进行分析、预测。
（三）数控车削过程仿真的方法。
车削加工是目前应用最广泛的机械加工方式，数控车削加工仿真能够实现多种情况的模拟，具有十分重要的应用价值。具体来讲，数控车削过程仿真能够完成外圆、端面、倒角、螺纹、曲线等各种加工形式的模拟与预测，其实现过程包含三个环节：
（1）建立完善的数控车床车削仿真系统，优化NC代码，实现车削智能加工。
（2）综合考虑实际加工中可能存在的问题，尽可能还原实际生产过程。
（3）对仿真过程中检测出的问题进行收集与分析，从而为实际生产提供依据。结语：机械加工过程仿真能够逼真地模拟车削加工过程，最大程度减少实际加工过程中可能出现的异常现象，简化了加工过程中检测及诊断设备，降低了企业成本，提高了加工安全性与经济效益。
参考文献：
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机械加工过程中误差控制
如何减小机械加工过程中产生的误差是机械加工行业的一个重要研究对象,也是一个亟待解决的重要课题。工作实践中,要不断的总结经验、提高认识,找出误差产生的根源,提高工件的加工精度,保证加工质量。机加工实践中,应遵循基准先行,先主后次、先面后孔、先粗后精的原则,为保证加工表面的相对精度,要尽可能选择更多的使用基准。加工过程中的误差补偿法误差补偿是在加工的过程中,为在较大程度上降低加工过程中的误差,由机械师人为的制造出一种与之前的误差不同的新的误差形式,用以补偿该工艺中可能出现的原始性的误差。如:制造数控机床的滚珠丝杆时,机械师可将螺距磨得小于标准值,这就是一种人为刻意行为,那么装配的时候所产生的拉伸力就会把丝杆螺距拉长,这样螺距就会增加到标准值,从而达到补偿原始误差的目的,形成标准化螺距。直接减少误差直接减少误差是工作人员对于能够明确找到形成误差的原因后所采取的的改进措施。比如,在进行细长轴车削时,工件较易受剧烈温度变化而形变,那么操作者就可采用“大走刀反向切削”的手法来直接减少变形。例如,对于薄片工件的两个端面的磨削工艺,可使用环氧树脂粘强剂将所有的的工件全部粘结在同一块平板之上,保证工件与平板可以同时固定在吸盘之上,也可以将其上端面磨平后取下,以上端面作为基准对其它端面进行磨平,通过这种直接减少误差方式来克服薄片形变。有效误差分组机加工中,单个工序的工艺能力和加工精度都是能保障的,但对于加工半成品时很难维持较高的精度。这就要参考上一道工序的加工精度与具体的毛坯精度,可采用误差分组来避免误差。具体而言,就是将半成品或者毛坯的尺寸按照误差的大小人为分成几个小组,来缩减毛坯的误差,随后机械师可以有效的调整工件与刀具之间的具置,缩小工件的具体尺寸范围达到降低误差的目的。
矿山零件机械加工工艺原则和要求
矿山零件机加工与煤矿生产效率息息相关。在零件的机械加工过程中,存在一些影响加工品质的因素,这些因素直接影响到煤矿的安全生产和生产效率。设计零件加工的内容上,要有具体明确的步骤,包含对零件的规格、质量、大小等进行检查,机械零件加工精度是机械零件加工质量的核心部分。另外,在加工工艺的过程中,也要积极提高工艺规程、改进技术水平、提高零件加工精度与利用率,为提高矿山生产效率打好基础。对于煤矿机械加工工艺的过程中,首先要对零件的工艺方面有明确的目标,零件必须满足机械设置要求,能够有效促进煤矿生产。必须严格把关零件质地、耐热等情况,确保机加工的工艺基础。再根据零件的要求来确定毛胚,合适的毛胚能够极大提高机械工艺,促进生产的发展。之后,就是要制定出机械加工工艺路线,全面了解零件特性,研究各零件表面的处理方式,为零件加工打好基础。完成零件的规格检查后,再划分零件粗糙程度、精度,根据区域分布确定机加工方案。另外,加工设备的选择关系到零件的加工质量,如果是大批量的零件生产,一般使用通用机床与专用工夹具,对于不同的机加工工艺而言,其技术含量和检验方法差别也较大。若是小批量的零件生产,切削用量还是由主控人员操作,在平常的事务安排中这一项没有具体明确的规定。但是,在煤矿机械加工工艺生产零件中要求则不一样,无论是切削用量,还是相关重要零件的规格都得加强注意,不能随便更改,这样为了保证生产的合理性和节奏的均衡。最后,就是填写机械加工与零件的工艺文件。高质量、高品质、低成本是煤矿机械加工工艺中遵循的基本原则,在提高质量的基础上不断的降低生产成本才能较好的提高煤矿生产的经济效益。具体而言,技术是煤矿效益的首要前提,尽管煤矿产业目前取得了较大的发展,但目前大部分煤矿的机械加工工艺的技术水平发展仍比较滞后,必须下大力气加以提高,我们要拓宽视野,向先进国家的学习先进技术、引进先进设备,不遗余力的提升整体装备水平和技术水平。通常而言,零件加工实践中,我们都会同时出几套设计方案,但有可能这几个方案会产生矛盾,我们就非常有必要对这些方案进行技术经济研究,选取最优方案。此外,在现代煤矿的机械加工工艺中,要积极提倡自动化与机械化,降低人工工作量,减少失误,为操作人员营造一个稳定安全的工作环境。所有的机械加工工艺中,都有一个规程环节,它关系到生产的具体工作和实际操作,工艺规程目标应精确统一、避免繁琐。其中所用的专业修辞、符号、单位、编号等因素要根据煤矿的实际规格来设计,若在机加工实践中,发现某一机械零件的规格或者所采用的技术不符合要求,要及时向相关部门提出建议,不能随便对机械加工零件及其设计图进行盲目修改。
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关键词：绿色制造；机械加工；发展
机械制造业的发达程度是国家工业化程度的重要要标志，因为它机械制造业为整个国民经济的运作和发展提供技术装备。机械制造业为社会生产零件、机器产品的同时，也产生了大量的工业废液、废气、固体废气物等污染。随着社会保健意识的增长，企业家和技术人员也都意识到，若再延伸用这种粗放式的机械制造模式，将不利于整个行业和社会的可持续发展，因此急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式，采取相应的绿色模式，适应社会发展的要求。资源节约型、环境友好型社会，迫切需要绿色制造。
1绿色制造的含义和内涵
绿色制造又称面向环境的制造（MFE）、环境意识制造（ECM）或清洁制造等。绿色制造是庞大的系统工程，是一个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。它着眼在产品把对环境的影响和资源、效益充分、综合考虑的现代制造模式，旨在使产品的整个生命周期包括设计、制造、包装、运输、使用到最后报废处理各个环节，实现对环境的负效应最小化、资源的利用率最大化和经济效益最大化。绿色制造是一种全新且符合时展潮流制造模式，它的出现是机械制造业的重大改革。
2绿色制造的实现
（1）绿色设计。绿色设计即在产品的设计阶段，就将环境因素和防止污染的措施考虑在产品设计中，将产品的环境属性和资源属性，如可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标，并行地考虑并保证产品的功能、质量、寿命和经济性。绿色设计要求在产品设计时，选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺，在适用过程中能耗最低，不产生或少产生毒副作用；在产品生命终结时，要便于产品的拆卸、回收和再利用，所剩废气物最少。研究表明，虽然设计成本可能仅占总成本的10%左右，但是却在很大程度上决定了产品的性能。所以，企业只有在产品设计阶段，根据产品的性能和特点对其采取绿色设计，才能确保环境效益和经济效益实现最大化。通常产品的绿色设计，主要考虑环境因素、产品性能的因素、资源耗费的因素、生产成本的因素等。
（2）低物耗的绿色制造技术。原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）大量消耗，将不利于全社会的持续发展，因此，在机械加工中应推广资源消耗低的绿色技术。在选择制造材料以及包装材料时，要考虑与环境的协调性。尽量采用精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料，取代机械加工，这样可以避免机械加工带来的毛坯耗材、能源消耗和加工费用、加工废弃物污染等。此外，还要积极开发无水干式切削技术，从绿色可持续发展的角度，探讨节水制造的新工艺。还有，若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提高毛坯精度。
3低能耗的绿色制造技术
机械制造企业在生产机械设备时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的减少，必须重视节能降耗。例如：改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。
4绿色制造的机制体制保障
建立健全激励和监督制度。一方面，要建立健全激励制度。可以通过税收或财政补贴等方面的优惠政策，激励企业积极开展对绿色制造新工艺、新技术研究和改革，鼓励他们生产制造绿色成本，降低成产成本。另一方面，建立健全绿色监督机制。包括自我监督、法律监督和公众监督三种方式。自我监督是企业自身对自身的监督；法律监督是政府主管部门通过法律手段对企业进行监督；公众监督是由全民参与，通过投诉举报等方式，对企业不符合制度的方面进行监督。
5绿色包装
绿色包装的设计除应满足产品包装基本功能外，主要考虑是如何提高资源利用率，包装结构易于拆卸，便于回收处理。进行绿色包装设计的具体原则：简化设计，精简零件；零件多功能化，减少零件数量，降低资源消耗；对包装的整体布置优化设计，使其尽可能“小型化”；回收处理。对生命期结束的产品应及时回收和处理，包括两方面的因素：一方面是防止污染环境；另一方面是拆卸后，部分零部件或材料可以通过修补和改造重新使用，这样就节省了材料和能量。对拆卸后不能使用的零部件，如果制作材料是可再生的，可以回炉后再用；对不可再生的或有毒、对环境有污染的，应采取适当措施处理。此外，回收和处理过程中要避免二次污染。
作者:邵娟 单位:辽宁建筑职业学院
参考文献:
［1］郑华林.制造业的可持续发展绿色制造技术及其实施对策［J］.机械制造，2006，（6）.
机械加工范文4
【关键词】典型表面；机械加工；成形原理
1.机床上零件表面成形的原理
1.1表面发生线的形成方法
形成零件表面的母线和导线都是发生线，发生线形成的方法共有4种：轨迹法、成形法、相切法和范成法（或称展成法）。
（1）轨迹法的特征是：刀具的切削刃与将要形成的表面呈点接触，该点沿着将要形成的发生线运动，其轨迹线就是发生线。轨迹法需要一个成形运动。
（2）成形法的特征是：刀刃的形状和将要形成的发生线是完全吻合的，因此不需刀具和工件之间有相对成形运动即可实现发生线。
（3）相切法的特征：刀具为盘状或柱状的多齿刀具，每个刀齿轮流切削形成一系列刀刃的轨迹线，和这些轨迹线共同相切的线被称为包络线，该包络线即是将要形成的发生线；相切法需要两个成形运动，一个是刀具的旋转运动，一个是刀具轴线沿着将要形成的发生线等距离的运动。
（4）范成法的特征：范成法是形成渐开线的方法，是利用齿轮啮合的原理由“范成运动”所形成的。范成法形成渐开线（发生线）需要刀具和工件严格地按一定规律作相对运动，即需要一个由刀具和工件共同完成的复合运动。范成运动需要两个成形运动。
形成零件某一表面的两条发生线的方法可以一样，也可以不一样。如，在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮的齿廓面时，滚刀和工件的相对复合运动所形成的渐开线是母线，由范成法形成，而呈直线的齿向线是导线，由相切法形成；但在插齿机上加工同样的直齿圆柱齿轮的齿廓面时，渐开线变成了导线，由范成法形成，而直线齿向线变成了母线，由轨迹法形成。又如，用尖头车刀加工圆柱面时，作为母线的圆和作为导线的直线均为轨迹法形成的。而用成形圆弧车刀车削成形圆弧沟槽时，和刀具圆弧刃吻合的弧线为母线，由成形法形成，作为导线的圆是轨迹法形成的。因此，某一表面的成形原理和成形运动要根据所采用的具体加工方法具体分析，而不是由表面本身确定。还应特别指出，上述4种方法仅仅是实现一条发生线的方法，而不是形成表面的方法。从成形原理看，有些表面的母线和导线可以交换，这样的表面也称为可逆表面；另一些表面的母线和导线不能交换，否则不能形成希望得到的表面或不能形成表面，这种表面称为不可逆表面。各种表面的母线沿导线运动的规律是不同的，有的很简单，如平面、圆柱面等，而有一些却很复杂，如圆锥面、螺纹面和斜齿轮齿廓面等。针对传统发生线成形理论的不完善，作者将各种表面分为简单表面和复杂表面，并分别对两类表面的发生线成形原理作较详细的定义和归纳。
1.2简单表面的成形原理
1.3复合表面的成形原理
1.3.1圆锥面
图2 圆锥表面的成形原理
1.3.2螺纹面
过螺纹轴线的平面与螺纹牙型面的相贯线（V形的两个线段）就是螺纹面的母线A，而导线B是与螺纹的导程相同的螺旋线。母线A与螺纹轴线始终处于同一平面内，且母线A的方位保持不变，当母线A沿着螺旋线导线B做螺旋运动时，母线A扫过的表面就是螺纹面。V形线的形状取决于螺纹的牙型，V形线与轴线的距离决定了螺纹直径，螺旋导线的导程决定了螺纹的导程（或螺距）。
1.3.3斜齿圆柱齿轮的齿廓面
斜齿圆柱齿轮轮齿的端面上为标准的渐开线齿形，因此，从表面成形原理看，可认为和轮齿切向呈垂直的平面与齿槽的相贯线为母线A，齿向螺旋线为导线B，母线A所在的平面始终和轮齿的切向呈垂直状态，并与齿轮轴线保持同等的距离沿螺旋导线B上升，母线A扫过的表面即是该斜齿圆柱齿轮的齿廓面。
2.机床表面的成形原理与加工精度的关系
从上述零件表面成形原理的分析可以得出，完成零件表面的加工过程就是实现两条发生线的过程。发生线的形状误差将直接复映在工件的表面上。如，在车削圆柱面时，刀具直线运动的误差将直接影响圆柱面的圆柱度，工件的旋转运动误差将直接影响圆柱面的圆度。因此，实现发生线的成形运动精度是决定零件表面精度的最主要的原因之一。发生线大多需要成形运动（成形法由刀刃决定，不需要成形运动），机床部件的设计和改进的核心目标之一就是提高实现发生线的精度。为了简化机床结构，大多数机床将刀具和工件之间的相对运动分解为简单的直线运动和旋转运动。直线运动的精度体现在运动的直线度和匀速性，旋转运动的精度体现在运动的圆度和匀速性。仍以车床上加工圆柱面为例，工件的旋转精度受制于车床主轴的径向跳动和角度摆动、主运动传动链各环节的分度精度、由于切削层厚度硬度的变化引起的受迫振动以及主轴和刀架部件的刚度等；刀具的直线运动精度受制于溜板导轨的直线度和刚度，刀具的刚度，进给运动传动链各环节的分度精度等。发生线的精度也与工件本身的刚度有着极大的关系。因此，从工件表面成形原理，可以探寻提高机床加工精度的方向和途径。
3.结论
通过对机床上零件表面成形原理的系统归纳和划分，特别是对复杂表面成形原理的进一步探究，完善了机械加工中关于表面成形原理的理论。在定义简单表面和复杂表面的基础上，对圆锥面、螺纹面、斜齿圆柱齿轮齿廓面等典型的复杂表面成形原理进行了准确的描述，构建了形成复杂表面的要件。该成形理论对制造装备的运动分析、技术研发，特别是多自由度数控加工机床的运动方案设计有着重要的指导意义。 [科]
【参考文献】
［1］贾亚洲.金属切削机床[M].北京：机械工业出版社，1996.
机械加工范文5
1.1机械加工中数控技术应用重要性分析
数控加工技术主要就是通过数字控制技术进行实施的高效率及高精密的机械加工，数控技术在机械加工当中的应用对我国的汽车制造业起到了很大的推动作用，数控技术在机械加工中的应用有效提升了机械加工的整体效率，为汽车产业的发展提供了技术保障。数控加工技术的应用将原有的汽车机械加工的程序操作简单化的呈现出来，从而实现了礼仪的最大化[1]。另外就是机械加工技术的应用对机床的控制能力得到了有效提升，将机床设备的功能很大程度的提升，不仅能够对机械加工质量有了保证，其工作的高效化也能得到有效实现。
1.2机械加工中数控加工的特征体现
机械加工中数控加工技术在生产的精度以及生产率层面比较高，对实际劳动强度得到了降低。数控加工技术在机械加工中的应用对机械加工方式的转变有着重要体现，数控加工技术自身的灵活性较好，在实际操作上也更为简单化，能够保证机械加工高效以及准确性，数控加工主要是通过数字休息技术的应用。对计算机的充分利用以及对其实施编制程序，这样只需单人操作就能够完成多项任务，实际工作的时间得到了缩短，并且模块化的工作方式在工作质量上也有着保障。
2机械加工技术中数控加工应用策略探究
第一，机床设备中数控加工技术的实际应用实现了机床加工数字化，对机床设备实现现代化的发展目标逐渐实现。对数控技术专业化平台标准的完善要能够对数控技术专业化平台的建设进行着手，在平台标准上得到完善对数控加工设备生产成本的降低有着促进作用，同时对企业间联合也有着促进作用，对国际间的竞争水平就有着提升[2]。
第二，数控加工技术的高精度特点使其在机械加工中的应用比较广泛，机床设备是我国实施各项机械加工作业的重要工具，数控加工技术的应用就从很大程度上实现了加工控制数字化，对机床生产效率有了很大程度的提升，数控加工技术在实际的操作过程中主要就是通过代码进行控制的，其中的主轴以及道具选择等都能够在计算机数控上进行编排，通过计算机发出指令对操作的实施加以有效控制，这样就能够让机床自动化的加工所需零件。
第三，要想将数控加工技术在机械加工中得到更优化的应用就要能够对数控技术应用人才加大培养力度，我国当前的数控专业基础人才以及高级人才都比较缺乏，所以在这一方面要能够将数控技术的培训体系进一步的完善，这样才能为数控加工技术的进一步应用发展打下基础。同时也要能够对数控加工技术的自主创新加强保护，我国当前还面临着高端数控加工技术的价格高以及推广难的问题，所以要在这一方面的自主创新能力得以加强保护和鼓励其创新精神的实践。不仅如此，对相关的政策法规也要能够得以有效完善，对自主创新的体系进行完善，这对数控技术的开发创新就有着保障。
第四，数控加工技术在汽车机械工业中的应用方面，对汽车机械零部件加工技术也有着重要带动作用，让复杂化的零件制造的效率有了很大程度的提升。在数控加工技术的作用下对实际的需求得到了满足，同时也使得企业能长期高效的受益，完成自动化的生产，这就对汽车产业中的传统生产模式得以有效打破，使其向着现代化的加工制造方向迈进[3]。随着我国的科学技术的发展，对数控加工技术的智能化实现也将成为可能，智能化的数控技术可以将机械加工效率最大化提升，对机械的加工过程也能够起到监督以及控制作用，对机械加工的驱动力得到了有效保障。
3结束语
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加工过程由于采用了近似的加工方法,近似的传动或近似的刀具轮廓而产生的加工误差。
1.1采用近似的加工运动造成的误差
在许多场合,为了得到要求的工件表面,必须在工件或刀具的运动之间建立一定的联系。从理论上讲,应采用完全准确的运动联系。但是采用理论上完全准确的加工原理有时使机床或夹具极为复杂,致使制造困难,反而难以达到较高的加工精度,有时甚至是不可能做到。如在车削或磨削模数螺纹时,由于其导程t=πm,式中有π这个无理因子,在用配换齿轮来得到导程数值时,就存在原理误差。
1.2采用近似的刀具轮廓造成的误差
用成形刀具加工复杂的曲面时,要使刀具刃口做得完全符合理论曲线的轮廓,有时非常困难,往往采用圆弧、直线等简单近似的线型代替理论曲线。如用滚刀滚切渐开线齿轮时,为了滚刀的制造方便,多用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆,从而产生了加工原理误差。
2机床几何误差及磨损其对加工精度的影响
加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的,因此工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
2.1主轴回转误差
主轴的回转误差直接影响被加工工件的形状和位置精度,可分解为径向跳动、轴向跳动和角度摆动。由于存在误差敏感方向,加工不同表面时,主轴的径向跳动所引起的加工误差也不同。例如,在车床上加工外圆或内孔时,主轴的径向跳动将引起工件的圆度误差,但对于端面加工没有直接影响。车端面时,主轴的轴向跳动将造成工件端面的平面度误差,以及端面相对于内、外圆的垂直度误差;车螺纹时,会造成螺距误差。主轴的轴向跳动对加工外圆或内孔的影响不大。主轴的角度摆动对加工误差的影响与主轴径向跳动对加工误差的影响相似,主要区别在于主轴的角度摆动不仅影响工件加工表面的圆度误差,而且影响工件加工表面的圆柱度误差。
2.2导轨误差
导轨在机床中起导向和承载作用,它既是确定机床主要部件相对位置的基准,也是运动的基准。它的各项误差直接对形状精度产生影响。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上,对加工精度的影响最大。导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小,一般可忽略不计。前后导轨的平行度误差会使工作台在运动过程中产生摆动,刀尖的运动轨迹为一条空间曲线,使工件产生形状误差。
2.3传动链误差
切削过程中,工件表面的成形运动,是通过一系列的传动机构来实现的。传动机构的传动元件有齿轮、丝杆、螺母、蜗轮及蜗杆等。这些传动元件由于其加工、装配和使用过程中磨损而产生误差,这些误差就构成了传动链的传动误差。传动机构越多,传动路线越长,则传动误差越大。机床传动链误差是影响表面加工精度的主要原因之一。
3刀具、夹具的制造误差及磨损
刀具误差对加工精度的影响随刀具的种类不同而不同。一般刀具(如车刀、镗刀及铣刀等)的制造误差,对加工精度没有直接的影响;定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等)的尺寸误差,直接影响被加工零件的尺寸精度;成形刀具(成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等)的误差,主要影响被加工面的形状精度。而刀具的磨损会直接影响刀具相对被加工表面的位置,造成被加工零件的尺寸误差,夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置,因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。夹具的制造误差由定位误差、夹紧误差、夹具的安装误差、导引误差、分度误差以及夹具的磨损组成。夹具的磨损会引起工件的定位误差。
4工艺系统受力变形引起的误差
工艺系统是一弹性系统,在加工时由于切削力、夹紧力和传动力等作用会产生相应变形破坏了刀具和工件间的正确位置,从而产生加工误差。
4.1切削过程中受力点位置变化引起的加工误差
切削过程中,工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化,引起系统变形的差异,使被加工表面产生形状误差。
4.2切削力大小变化引起的加工误差——误差复映
工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状,但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化,从而导致切削力的变化,进而引起工艺系统产生相应的变形,使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多。这种现象称为“误差复映规律”,所引起的加工误差称为“误差复映”。除切削力外,传动力、惯性重力、夹紧力等其它作用力也会使工艺系统的变形发生变化,从而引起加工误差,影响加工精度。
5工艺系统受热变形引起的误差
机械加工中,工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同,使工艺系统各部分的变形产生差异,从而破坏了刀具与工件的准确位置及运动关系,产生加工误差。尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总加工误差的40%～70%。
5.1机床热变形对加工精度的影响
机床受热源的影响,各部分温度将发生变化,由于热源分布的不均匀和机床机构的复杂性,机床的各部件发生不同程度的热变形,破坏了机床各部件原有的相互位置关系,影响加工精度。不同类型的机床由于热源不同,对加工精度影响也不同。
5.2刀具热变形对加工精度的影响
尽管在切削加工中传入刀具的热量只有3%～5%,但由于刀具的尺寸和热容量小,故仍有很高的温升,从而引起刀具的热伸长并造成加工误差。粗加工时刀具的热变形对加工精度的影响可忽略不计;对于加工要求较高的零件,刀具的热变形对加工精度影响较大,使加工表面产生形状误差。例如用高速钢刀具车削时,刃部的温度高达700℃～800℃,刀具热伸长量可达0.03mm～0.05mm。新晨
5.3工件热变形对加工精度的影响
工件的热变形主要是由切削热引起的,热变形情况与加工方法和是否均匀受热有关。
5.3.1工件均匀受热
对于一些简单的均匀受热工件,如车、磨轴类件的外圆,
待加工后冷却到室温时其长度和直径将有所收缩,由此而产生尺寸误差;加工盘类零件或较短的轴套类零件,由于加工行程较短,可以近似认为沿工件轴向方向的温升相等。对于较长工件(如长轴)的加工,开始走刀时,工件温度较低,变形较小。随着切削的进行,工件温度逐渐升高,直径逐渐增大,因此工件表面被切去的金属层厚度越来越大,冷却后不仅产生径向尺寸误差,而且还会产生圆柱度误差;对于轴向精度要求较高的工件(如精密丝杠),其热变形引起的轴向伸长将产生螺距误差。
