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      數控機床加工精度-常用基本知識(下)

      2022-05-25 14:25:06

      四、影響原因

        1、加工原理誤差

       加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關系進行加工而產生的誤差。加工原理誤差多出現于螺紋、齒輪、復雜曲面加工中。

        例如,加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀,為使滾刀制造方便,采用了阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿,使齒輪漸開線齒形產生了誤差。又如車削模數蝸桿時,由于蝸桿的螺距等于蝸輪的周節(即 mπ),其中 m是模數,而π是一個無理數,但是車床的配換齒輪的齒數是有限的,選擇配換齒輪時只能將π化為近似的分數值(π =3.1415)計算,這就將引起刀具對于工件成形運動(螺旋運動)的不準確,造成螺距誤差。

        在加工中,一般采用近似加工,在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下(《=10%-15%尺寸公差),來提高生產率和經濟性。

        2、調整誤差

        機床的調整誤差是指由于調整不準確而產生的誤差。

        3、機床誤差

        機床誤差是指機床的制造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差、機床主軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

        ◇機床導軌導向誤差

        1、導軌導向精度——導軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的符合程度。主要包括:

       ?、?導軌在水平面內直線度Δy和垂直面內的直線度Δz(彎曲);

       ?、谇昂髢蓪к壍钠叫卸龋ㄅで?;

       ?、?導軌對主軸回轉軸線在水平面內和垂直面內的平行度誤差或垂直度誤差。

        2、導軌導向精度對切削加工的影響主要考慮導軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對位移。車削加工時誤差敏感方向為水平方向,垂直方向引起的導向誤差產生的加工誤差可以忽略;鏜削加工時誤差敏感方向隨刀具回轉而變化;刨削加工時誤差敏感方向為垂直方向,床身導軌在垂直平面內的直線度引起加工表面直線度和平面度誤差。

        ◇機床主軸回轉誤差

        機床主軸回轉誤差是指實際回轉軸線對于理想回轉軸線的漂移。主要包括主軸端面圓跳動、主軸徑向圓跳動、主軸幾何軸線傾角擺動。

        1、主軸端面圓跳動對加工精度的影響:

           ①加工圓柱面時無影響;

           ②車、鏜端面時將產生端面與圓柱面軸線垂直度誤差或端面平面度誤差;

           ③加工螺紋時,將產生螺距周期誤差。

        2、主軸徑向圓跳動對加工精度的影響:

           ①若徑向回轉誤差表現為其實際軸線在y軸坐標方向上作簡諧直線運動,鏜床鏜出的孔為橢圓形孔,圓度誤差為徑向圓跳動幅值;而車床車出的孔沒什么影響;

           ②若主軸幾何軸線作偏心運動,無論車、鏜都能得到一個半徑為刀尖到平均軸線距離的圓。

        3、主軸幾何軸線傾角擺動對加工精度的影響:

           ①幾何軸線相對于平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡,從各截面看相當于幾何軸心繞平均軸心作偏心運動,而從軸向看各處偏心值不同;

           ②幾何軸線在某一平面內作擺動,從各截面看相當于實際軸線在一平面內作簡諧直線運動,而從軸向看各處跳動幅值不同;

           ③實際上主軸幾何軸線的傾角擺動為上述兩種的疊加。

          機床傳動鏈的傳動誤差:是指傳動鏈中首末兩端傳動元件之間的相對運動誤差。

       ?、軍A具的制造誤差和磨損

        夾具的誤差主要指:1)定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的制造誤差;

                           2)夾具裝配后,以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差;

                            3)夾具在使用過程中工作表面的磨損。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。

       ?、莸毒叩闹圃煺`差和磨損:刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的種類不同而異。

        1)定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等)的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

        2)成型刀具(如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等)的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

        3)展成刀具(如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等)的刀刃形狀誤差會影響加工表面的形狀精度。

        4)一般刀具(如車刀、鏜刀、銑刀),其制造精度對加工精度無直接影響,但刀具易磨損。

       ?、薰に囅到y受力變形

        工藝系統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會產生變形,從而破壞了已調整好的工藝系統各組成部分的相互位置關系,導致加工誤差的產生,并影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝系統的總變形。

        切削力對加工精度的影響

        只考慮機床變形,對加工軸類零件來講,機床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細的鞍形,即產生圓柱度誤差。只考慮工件變形,對加工軸類零件來講,工件受力變形使加工后工件呈兩端細、中間粗的鼓形。而對加工孔類零件來講,單獨考慮機床或工件的變形,加工后工件的形狀與加工的軸類零件相反。

        夾緊力對加工精度的影響

        工件裝夾時,由于工件剛度較低或夾緊力著力點不當,使工件產生相應的變形,造成的加工誤差。

       ?、吖に囅到y的熱變形

        在加工過程中,由于內部熱源(切削熱、摩擦熱)或外部熱源(環境溫度、熱輻射)產熱使工藝系統受熱而發生變形,從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工中, 工藝系統熱變形引起的加工誤差占加工總誤差的40%-70%。

        工件熱變形對加工金的的影響包括工件均勻受熱和工件不均勻受熱兩種。

        工件內部的殘余應力

        殘余應力的產生:1)毛胚制造和熱處理過程中產生的殘余應力;

                         2)冷校直帶來的殘余應力;

                         3)切削加工帶來的殘余應力。

       ?、峒庸がF場環境影響

        加工現場往往有許多細小金屬屑,這些金屬屑如果存在與零件定位面或定位孔位置就會影響零件加工精度,對于高精度加工,一些細小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。這個影響因素會被識別出來但并無十分到位的方法來杜絕,往往對操作員的作業手法依賴很高。

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       五、測量方法

        加工精度根據不同的加工精度內容以及精度要求,采用不同的測量方法。一般來說有以下幾類方法:

        1、按是否直接測量被測參數,可分為直接測量和間接測量。

        直接測量:直接測量被測參數來獲得被測尺寸。例如用卡尺、比較儀測量。間接測量:測量與被測尺寸有關的幾何參數,經過計算獲得被測尺寸。

        顯然,直接測量比較直觀,間接測量比較繁瑣。一般當被測尺寸或用直接測量達不到精度要求時,就不得不采用間接測量。

        2、按量具量儀的讀數值是否直接表示被測尺寸的數值,可分為測量和相對測量。

        測量:讀數值直接表示被測尺寸的大小、如用游標卡尺測量。

        相對測量:讀數值只表示被測尺寸相對于標準量的偏差。如用比較儀測量軸的直徑,需先用量塊調整好儀器的零位,然后進行測量,測得值是被側軸的直徑相對于量塊尺寸的差值,這就是相對測量。一般說來相對測量的精度比較高些,但測量比較麻煩。

        3、按被測表面與量具量儀的測量頭是否接觸,分為接觸測量和非接觸測量。

        接觸測量:測量頭與被接觸表面接觸,并有機械作用的測量力存在。如用千分尺測量零件。

        非接觸測量:測量頭不與被測零件表面相接觸,非接觸測量可避免測量力對測量結果的影響。如利用投影法、光波干涉法測量等。

        4、按一次測量參數的多少,分為單項測量和綜合測量。

        單項測量;對被測零件的每個參數分別單獨測量。

        綜合測量:測量反映零件有關參數的綜合指標。如用工具顯微鏡測量螺紋時,可分別測量出螺紋實際中徑、牙型半角誤差和螺距累積誤差等。

        綜合測量一般效率比較高,對保證零件的互換性更為可靠,常用于完工零件的檢驗。單項測量能分別確定每一參數的誤差,一般用于工藝分析、工序檢驗及被指定參數的測量。

        5、按測量在加工過程中所起的作用,分為主動測量和被動測量。

        主動測量:工件在加工過程中進行測量,其結果直接用來控制零件的加工過程,從而及時防治廢品的產生。

        被動測量:工件加工后進行的測量。此種測量只能判別加工件是否合格,僅限于發現并剔除廢品。

        6、按被測零件在測量過程中所處的狀態,分為靜態測量和動態測量。

        靜態測量;測量相對靜止。如千分尺測量直徑。

        動態測量;測量時被測表面與測量頭模擬工作狀態中作相對運動。

        動態測量方法能反映出零件接近使用狀態下的情況,是測量技術的發展方向。


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