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kaiyun开云·官方网站机械加工精选(九篇)

发布时间:2024-06-06 07:41:55点击量:

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  机械加工包括:灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。

  机械加工:广意的机械加工就是指能用机械手段制造产品的过程;狭意的是用车床(Lathe Machine)、铣床(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。

  生产过程是指从原材料(或半成品)制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存,生产的准备,毛坯的制造,零件的加工和热处理,产品的装配、及调试,油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛,现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产,将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化,使企业更具应变力和竞争力。

  在生产过程中,直接改变原材料(或毛坯)形状、尺寸和性能,使之变为成品的过程,称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接;改变材料性能的热处理[1];零件的机械加工等,都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。

  工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点,对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者,而且工序的内容是连续完成的。

  (3)大量生产。当产品的制造数量很大,大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。

  拟定零件的工艺过程时,由于零件的生产类型不同,所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等,都有很大的不同。

  为了加工出合格的零件,必须从毛坯上切去的那层金属的厚度,称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度,称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量,称为总余量,等于相应表面各工序余量之和。

  机械零件是由若干个表面组成的,研究零件表面的相对关系,必须确定一个基准,基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能,基准可分为设计基准和工艺基准两类。

  零件在加工和装配过程中所使用的基准,称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。

  (1)装配基准。装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准,称为装配基准。

  机械加工工艺规程的制定,大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线,然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的,应进行综合分析。

  工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局,主要任务是选择各个表面的加工方法,确定各个表面的加工顺序,以及整个工艺过程中工序数目的多少等。

  零件在加工过程中,作为定位基准的表面应首先加工出来,以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。

  加工质量要求高的表面,都划分加工阶段,一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量;有利于合理使用设备;便于安排热处理工序;以及便于时发现毛坯缺陷等。

  对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔,保证平面和孔的位置精度,而且对平面上的孔的加工带来方便。

  主要表面的光整加工(如研磨、珩磨、精磨\滚压加工等),应放在工艺路线最后阶段进行,加工后的表面光洁度在Ra0.8um以上,轻微的碰撞都会损坏表面,在日本、德国等国家,在光整加工后,都要用绒布进行保护,绝对不准用手或其它物件直接接触工件,以免光整加工的表面,由于工序间的转运和安装而受到损伤。

  上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理:为了保证加工精度,粗、精加工最好分开进行;合理地选用设备;在机械加工工艺路线中,常安排有热处理工序。

  关键词:机械齿轮;加工工艺;机械制造行业;机械装置;齿轮数量 文献标识码:A

  进入新世纪以来,我国的市场经济持续繁荣,机械制造行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。在机械工程制造的过程中,齿轮非常重要,如果齿轮加工不当,就会阻碍机械工程制造的顺利开展,对机械制造行业造成不利影响。就目前来看,我国机械制造行业中的齿轮加工还存在一些问题,阻碍了机械制造质量和水平的提升。为了促进机械制造行业的可持续发展,应用科学的机械齿轮加工工艺势在必行。

  所谓的C械齿轮,就是指机械装置中有齿能啮合作用的轮缘器件。机械齿轮在机械装置中的作用非常突出,从某个角度来看,机械齿轮直接关系着机械整备的正常运转。在我国,机械齿轮已经经历了较长时间的发展历史。早在公元前400年,我国就出现了齿轮装置。纵观我国的科技文明史,可以发现齿轮的痕迹无处不在,无论是古代的青铜器,还是四大发明之一的司南装置,都应用了齿轮这一机械元件,足以显示齿轮的重要性。在17世纪,人们展开了对齿轮形状的研究。在18世纪,工业革命浪潮掀起,齿轮被广泛应用于机械生产和制造之中,各种结构形式的齿轮应运而生,满足了工业社会的需求。进入20世纪以来,我国的科学技术水平不断提升,对齿轮的研究日益深化,齿轮在维持机械设备转动方面的作用也日益突出。

  对机械齿轮的结构进行分析,可以发现机械齿轮主要是由轮齿、齿槽、齿面、齿圆几个部分组成的。对机械齿轮的类型进行划分,可以以不同的参数作为划分依据:第一,齿轮的齿形。根据齿形的不同,可以将机械齿轮划分为渐开线齿轮、摆线齿轮、小压力角齿轮、大压力角齿轮等。渐开线齿轮的生产工艺相对简单,应用范围非常广泛。摆线齿轮的生产工艺相对发展,应用范围受到限制。大压力角齿轮的抗压能力较好,可以实现机械装置的连续运转。小压力角齿轮的抗压能力较差,经常会出现损坏的情况;第二,齿轮的外形。根据齿轮外形的不同,可以将机械齿轮划分为圆形齿轮、锥形齿轮、直线齿轮、斜线齿轮等;第三,齿轮的表面。根据齿轮表面的不同,可以将机械齿轮划分为外部齿轮和内部齿轮等。

  在当前我国机械制造行业的齿轮加工中,存在齿轮数量讹误的问题。在机械齿轮上有一圈轮齿,这些轮齿的数量也被称为齿轮数量。齿轮数量和机械装置的尺寸规模密切相关,机械装置的轴承半径越大,齿轮数量越多;机械装置的轴承半径越小,齿轮数量越少。因此在进行机械制造的过程中,需要严格控制齿轮数量。当前我国机械制造行业经常出现齿轮数量讹误的情况,这是由以下的三个原因造成的:第一,技术人员没有选择合适的机械装置滚刀。上文已述,齿轮被划分成不同的类型,不同类型的齿能特性不同,只有根据机械设备的材料工艺,选择合适的齿轮,才能发挥机械齿轮的实用价值。在进行齿轮滚刀的选择时,一些技术人员出现了工作失误,导致齿轮的数量产生讹误;第二,技术人员没有精确计算机械装置的尺寸。从整体上来看,机械齿轮为机械装置而服务,因此在齿轮数量的设定时,需要以机械尺寸作为基准,一些技术人员在测量机械装置的规模和尺寸时出现误差,导致设计出来的齿轮与实际情况不符;第三,技术人员没有判断滚齿机的运动方向。在应用齿轮时,滚齿机处在持续的运动中,如果方向判断不明,就会损坏齿轮结构,造成数量讹误。

  在当前我国机械制造行业的齿轮加工中,存在齿轮两侧失衡的问题。正常来说,齿轮的两侧应该保持平衡,但是在实际加工过程中,经常会出现齿轮失衡的问题,这是由以下两个原因造成的:第一,技术人员没有提高滚刀安装的效率。在设计机械齿轮时,需要事先安装滚刀,并对滚刀的半径和方向进行测算和分析,保证切齿的精确性。一些技术人员在安装滚刀时,没有对滚刀的工作范围进行计算,也没有摆正滚刀的轴心位置,导致台阶和螺母的垂直参数与预定值相距过大,影响了齿轮两侧的对称性;第二,技术人员没有对螺旋角进行精确设定。在应用滚刀的过程中,螺旋角的齿轮齿数关系着滚刀的头数,因此需要对螺旋角的齿轮进行精确设定。一些技术人员在工作的过程中没有根据滚刀运作速度进行螺旋角的旋转,也没有根据螺旋角的角度对齿轮进行重新安置,导致齿形两侧出现失衡。

  在当前我国机械制造行业的齿轮加工中,存在齿形出现误差的问题。齿形会对机械装置的运转造成重要影响,在齿轮加工的过程中,理想的齿轮状态是渐开线式齿轮,因为这种类型的齿轮应用效果比较好,但是在实际加工时经常会出现齿形误差的问题,这是由以下两个原因造成的:第一,技术人员没有对齿轮滚刀进行限制。齿轮滚刀的轴向决定了齿轮的形状,一些技术人员在进行齿轮加工时,应用了直线流向的齿轮滚刀,导致齿轮也呈直线形状;第二,技术人员没有保障生产装置传动的稳定性,当齿轮在生产过程中出现了偏差,齿形就会出现误差。

  在我国机械制造行业的机械齿轮加工中,可以应用渐开线式加工工艺。渐开线式齿轮在当前社会应用得非常广泛,因此机械制造行业应该掌握渐开线式齿轮的加工工艺。对渐开线式齿轮加工的方法进行划分,可以发现该加工方法有两种表现形式:第一种是绘形法。根据事先设计的齿轮模型进行加工;第二种是展现法。应用滚齿机、铣床等,展现齿轮的工作流程。

  为了方便阐述,下文将介绍三种常用的渐开线式齿轮加工方法:第一,滚齿机的加工工艺。这种加工工艺在我国的机械制造行业中非常普遍,在应用这一加工工艺时,技术人员需要应用齿轮滚刀,根据机械设备的参数调整滚轮的外形、齿数等,并分析齿轮的实际转动情况。当滚齿发生旋转,刀齿可以看成是一个固定的项,当滚齿连续转动,刀齿也发生移动,需要将刀齿看成是变化项。当二者发生同时转动时,技术人员需要测量齿轮齿条的运动比率,并根据齿条的尺寸规模,进行齿轮设计。滚刀刀齿在转动过程中会分散出不同的运动线路,不同的运动线路组合在一起,就形成了渐开线式的齿廓。第二,插齿的加工工艺。在应用这一加工工艺时,技术人员需要对齿轮的形状进行判定,优化和调整齿轮的齿条和齿面。在插齿加工中,插齿刀承担着重要的工作职能,插齿刀能改变齿轮的外形,因此技术人员要对齿轮的运动轴线进行分析,如果齿轮偏离了运动轴线,应该磨损齿轮的棱角。齿轮在固定的转动区间进行反复运动,插齿机会不断磨削齿轮的,直到齿轮的外形已经满足机械制造的固定标准;第三,剃齿和磨齿的加工工艺。在应用这两种加工工艺时,技术人员需要应用剃齿刀和砂轮对齿轮进行加工。这两种加工工艺不同,应用的顺序也呈现出较大的差异性。一般来说,在热处理之前,应该采用剃齿刀对齿轮进行切削。在热处理之后,应该采用砂轮对齿轮进行磨齿精加工。

  在我国机械制造行业的机械齿轮加工中,可以应用其他加工工艺。除了上述的加工工艺外,机械制造行业还可以采用其他的齿轮加工方法,如挤压、车齿等。以挤压加工为例,在应用这种技术时,需要专机对齿轮进行成型挤压(冷/热)。以车齿加工为例,在应用这种加工技术时,需要专用车齿设备进行。

  随着我国网络信息技术的不断普及,我国机械制造行业机械齿轮的加工工艺将朝着智能化和数控化的方向发展机械齿轮的加工将变得更精、更快。滚齿机将实现全自动智能控制,磨齿机也将实现对齿轮的自动切削。同时在数控技术和智能技术的支持下,机床刃磨的时间将大大缩短,齿轮的加工效率将迅速提升。

  综上所述,我国的经济社会不断发展,机械制造行业也进入了快速发展阶段。在机械生产制造的过程中,机械齿轮承担着重要的工作职能。只有对机械齿轮进行精准加工,才能保证机械的连续运转,提升机械装置的工作效率。就目前来看,我国机械制造行业中的齿轮加工还存在一些问题,为了促进机械制造行业的可持续发展,应用科学的机械齿轮加工工艺势在必行。

  [1] 武永福,李炎,陆长学.新工艺技术在工程机械齿轮加工中的应用[J].金属加工(冷加工),2014,(22).

  [2] 时均莲,刘卓,乔新燃.海上平台起重机齿轮箱零部件失效形式分析及对策[J].起重运输机械,2012,(7).

  [3] 王建伟.汽车制造业中齿轮加工工艺分析及其未来发展趋势探讨[J].科技与企业,2012,(12).

  [4] 冯跃霞,聂福全.刮齿工艺在工程机械变速器硬齿面齿轮加工中的应用[J].工程机械,2012,(6).

  [5] 庞桂兵,阿达依・谢尔亚孜旦,徐文骥,周锦进.展成式化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性[J].机械工程学报,2011,(19).

  [6] 阿达依・谢尔亚孜旦,周进锦,庞桂兵,徐文骥.螺旋锥齿轮脉冲电化学光整加工工艺实验研究[J].机械科学与技术,2015,(4).

  在社会经济稳定发展的环境下,机械加工工艺得到了大幅度的提升。机械加工工艺是重要的,它直接关系着产品的质量与企业的发展,但机械加工中存在的误差影响着工艺的完善。在此背景下,本文研究了机械加工工艺,分析了其重要性,介绍了其中的误差,并提出了几点完善的措施,旨在推动机械加工工艺的有序、健康与持续发展。随着市场经济的快速发展,机械加工工艺得到了广泛的关注,主要是由于此项工艺对于机械加工而言是重要的,它影响着机械产品的质量。在生产实践与理论研究有效结合的基础上,机械加工工艺实现了发展与创新,但在实际加工过程中,误差的问题仍然存在,为了进一步提高此工艺,本文提出了控制误差率、优选工艺路线及提升设备效率的措施,在此基础上,机械加工工艺将具有高效性与科学性。

  在产品生产过程中,机械加工工艺扮演着重要的角色,它直接关系着生产的有序性与高效性。其一,机械加工工艺要将机械加工制造技术与实际生产过程进行有效的结合,在此基础上,新产品、新技术与新设备才能够不断推出,对于机械制造而言,机械加工工艺是重要的,因此,相关的人员要给予高度的重视。其二,机械加工时,工艺流程的管理十分关键,相关的人员要注重机械设备的安全使用与高效生产,如果机械出现故障,要对其进行及时的维修与检查。在现代机械设备生产中,设备的安全性是企业生产的坚持基础。其三,机械加工工艺的科学性与合理性是机械高效生产的可靠保障,在工艺水平不断提升的基础上,机械设备生产的效率将有所提高,企业生产的目标也将逐步达成。

  在对刀具加工过程中,其成形运动是借助机床完成的,因此,机床的精度对刀具的精度有着直接的影响,而机床制造误差受主轴回转误差、导轨误差与传动链误差等影响;刀具误差直接影响着加工精度,该误差受刀具种类的不同而存在差异。

  定位误差表现在两方面:一方面为不重合基准误差;另一方面为定位副制造失准误差。其中的设计基准主要是指借助零件图,确定某一表面尺寸与位置所依据的基准。

  工艺系统误差主要受力变形与受热变形而产生的,前者的力主要源于工件刚度、刀具刚度与机床部件刚度三方面,后者主要影响的是加工精度,其中对于精度加工与大件加工的影响最为显著。

  机械加工中存在一系列的工序,在实际生产过程中,要对工艺系统进行适当的调整。但在调整时未能保证绝对的准确性,此时便出现了调整误差。工艺系统中工件与刀具的位置精度,主要是通过对机床、工件与刀具等调整实现的。

  在机械加工过程中,为了保证加工的精度,要对不同的误差进行控制。对于原始误差而言,减少此误差要提高机床、工具与量具的精度,同时对工艺系统的误差进行控制,此时变形误差将得到控制,在测量误差有所减少的基础上,原始误差将得到控制。同时,误差补偿法的运用也利于实现原始误差的控制,主要是由于此方法降低了误差对零件加工精度的影响。误差补偿法主要是指利用人为因素对原始误差进行制造,以此补偿或者抵销工艺系统中的原始误差,进而加工误差将有所减少,加工精度将得到提高。在机械产品加工中,误差率直接影响着产品的质量,同时也关系着企业的生产,为了实现机械加工工艺的完善,要对加工误差率进行有效的控制。通常情况下,误差率主要表现在加工的初级阶段,即:产品的设计阶段。此时设计人员要对设计展开合理的规划与科学的计算,并对其中存在的问题进行仔细的分析与全面的研究,在此基础上,误差率将得到有效的控制。例如:车削加工,它受诸多因素的影响,出现了工件变形的问题,为了消除此现象,要对生产进行科学的规划,以此保证机械设备的安全、有序与高效生产。

  机械加工工艺路线的选择是重要的,它作为机械加工的关键环节,要根据实际的情况对工艺路线进行选择,以此降低生产对环境的不利影响。在选择时,要保证生产的高效性与加工成品的质量,再者要对环境、资源等因素给予关注,在此基础上,不仅机械加工效率能够提高,还实现了环境的保护,此时企业的发展将具有可持续性。

  机械加工工艺中加工设备是实现生产的可靠保障,加工设备作为机械产品生产的重要工艺,要对其进行合理的调控,以企业生产的实际需求为依据,对国内外的先进设备进行引进,此时加工工艺的水平将得到提升。在实际生产时,要对落后的设备与工艺进行淘汰,对新工艺、新设备与新技术等进行积极的运用,此时,生产成本将得到控制,生产效率将不断提高。

  工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验,经过生产验证而确定的,是科学技术和生产经验的结晶。所以,它是获得合格产品的技术保证,是指导企业生产活动的重要文件。正因为这样,在生产中必须遵守工艺规程,否则常常会引起产品质量的严重下降,生产率显著降低,甚至造成废品。

  生产计划的制订,产品投产前原材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订以及成本的核算等,都是以工艺规程作为基本依据的。

  在新建和扩建工厂(车间)时,生产所需要的机床和其它设备的种类、数量和规格,车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础,根据生产类型来确定。除此以外,先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用,典型工艺规程可指导同类产品的生产。

  机械加工工艺规程制订的原则是优质、高产和低成本,即在保证产品质量的前提下,争取最好的经济效益。在具体制定时,还应注意下列问题:

  (1)技术上的先进性在制订工艺规程时,要了解国内外本行业工艺技术的发展,通过必要的工艺试验,尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备。

  (2)经济上的合理性 在一定的生产条件下,可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案。此时应通过成本核算或相互对比,选择经济上最合理的方案,使产品生产成本最低。

  (3)良好的劳动条件及避免环境污染 在制订工艺规程时,要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此,在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施,以减轻工人繁重的体力劳动。同时,要符合国家环境保护法的有关规定,避免环境污染。

  产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾,因此,合理的工艺规程应用该处理好这些矛盾,体现这三者的统一。

  (4)毛坯资料 毛坯资料包括各种毛坯制造方法的技术经济特征;各种型材的品种和规格,毛坯图等;在无毛坯图的情况下,需实际了解毛坯的形状、尺寸及机械性能等。

  (5)本厂的生产条件 为了使制订的工艺规程切实可行,一定要考虑本厂的生产条件。如了解毛坯的生产能力及技术水平;加工设备和工艺装备的规格及性能;工人技术水平以及专用设备与工艺装备的制造能力等。

  (6)国内外先进工艺及生产技术发展情况 工艺规程的制订,要经常研究国内外有关工艺技术资料,积极引进适用的先进工艺技术,不断提高工艺水平,以获得最大的经济效益。

  将机械加工工艺规程的内容,填入一定格式的卡片,即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件格式有下列几种:

  这种卡片以工序为单位,简要地列出了整个零件加工所经过的工艺路线(包括毛坯制造、机械加工和热处理等),它是制订其它工艺文件的基础,也是生产技术准备、编排作业计划和组织生产的依据。

  机械加工工艺卡片是以工序为单位,详细说明整个工艺过程的工艺文件。它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件,广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件。

  机械加工工序卡片是根据工艺卡片为毎一道工序制订的。它更详细地说明整个零件各个工序的加工要求,是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上,要画出工序简图,注明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备。

  在制订零件的机械加工工艺规程时,首先要对照产品装配图分析零件图,熟悉该产品的用途、性能及工作条件,明确零件在产品中的位置、作用及相关零件的位置关系;了解并研究各项技术条件制定的依据,找出其主要技术要求和技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析。

  尽管组成零件的结构多种多样,但从形体上加以分析,都是由一些基本表面和特形表面组成的。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等;特形表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面、圆弧面(如球面)等。在零件结构分析时,根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点,就可选择与其相适应的加工方法和加工路线,例如外圆表面通常由车削或磨削加工;内孔表面则通过钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法获得。

  根据零件各加工表面要求的不同,可以将零件的加工表面划分为主要加工表面和次要加工表面;这样,就能在工艺路线拟定时,做到主次分开以保证主要表面的加工精度。

  所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下,制造该零件的可行性和经济性。功能相同的零件,其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好,是指在现有工艺条件下,既能方便制造又有较低的制造成本。

  零件图样上的技术要求,既要满足设计要求,又要便于加工,而且齐全和合理。其技术要求包括下列几个方面:

  机械加工零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求,对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。因此,必须认真审查,以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。

  在认真分析了零件的技术要求后,结合零件的结构特点,对零件的机械加工工艺过程便有一个初步的轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求,决定了该表面的最终加工方法,进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。如,轴类零件上IT7级精度、表面粗糙度 Ra1.6μm的轴颈表面,若不淬火,可用粗车、半精车、精车最终完成;若淬火,则最终加工方法选磨削,磨削前可采用粗车、半精车(或精车)等加工方法加工。表面间的相互位置精度,基本上决定了各表面的加工顺序。

  石墨是一种常见的非金属材料,呈黑色,具有耐高低温性、良好的导电导热性、良好的性和稳定的化学特性;导电性好,可用做电火花加工中的电极。与传统的铜电极相比,石墨具有耐高温、放电消耗小、热变形小等诸多优点,在精密复杂件以及大尺寸电极加工方面表现出更好的适应性,已逐步取代铜电极成为电火花加工电极的主流[1]。另外,石墨耐磨材料能在高速、高温、高压的条件下使用,不需要油,很多设备广泛采用石墨材料制成的活塞杯,密封圈和轴承等[2]。目前石墨材料在机械、冶金、化工、国防等领域都得到广泛的应用,石墨零件种类较多、零件结构较复杂、尺寸精度及表面质量要求较高,国内针对石墨机械加工的研究尚不够深入,国产石墨加工机床也相对较少。国外石墨加工主要采用石墨加工中心进行高速加工,目前已成为石墨机械加工的主要发展方向。本文主要从以下几个方面分析了石墨的机械加工技术及加工机床。①石墨机械加工性能分析;②石墨常用加工工艺措施;③加工石墨中常用刀具及切削参数;④石墨加工行业用机床介绍。

  石墨属于非均质结构的脆性材料,石墨切削加工是通过石墨材料的脆性断裂生成不连续的切屑颗粒或粉末来实现的。针对石墨材料的切削机理,国内外学者做了大量研究,国外学者认为石墨切屑形成过程大致是在刀具切削刃与工件接触时,刀尖处有挤压破碎,形成细小切屑和细小凹坑,并产生了一条裂纹,裂纹会向刀尖前下方延伸扩展,形成断裂凹坑,工件的一部分因刀具推进发生破碎,形成切屑。国内学者认为石墨颗粒极其微细,刀具切削刃的刀尖圆弧较大,因而切削刃的作用类似于挤压,刀具———工件接触区的石墨材料受刀具前刀面及刀尖部分的挤压作用,产生脆性断裂,从而形成崩碎切屑[3]。石墨切削加工过程中,由于工件圆角或拐角处切削方向的改变、机床加速度的变化、刀具切入和切出的方向和角度变化、切削振动等原因,对石墨工件造成一定冲击,导致石墨件边角脆性崩碎、刀具磨损严重等问题。尤其在加工棱角以及薄窄筋类石墨件时,更容易发生工件的崩角和碎裂,这也成为石墨机械加工的一个难点。

  石墨材料的传统机械加工方法有车削、铣削、磨削、锯削等,但都只能实现形状简单、精度不高的石墨件加工。随着石墨高速加工中心、刀具以及相关配套技术的快速发展和应用,这些传统加工方法已经逐渐被高速加工技术所取代。实践表明:由于石墨的硬脆特性,在加工时刀具磨损较为严重,因此,建议使用硬质合金或金刚石涂层的刀具。

  由于石墨具有特殊性,为实现石墨零件的高质量加工,必须采取相应的工艺措施来保证。石墨材料粗加工时,刀具可直接在工件上进刀,采用相对较大的切削参数;精加工时为避免崩碎的发生,经常采取使用耐磨性好的刀具,减小刀具的切入量,并保证切削刀具的螺距切入量小于刀具直径1/2,加工两端部时进行减速加工等工艺措施[4]。切削加工时还需要合理安排走刀路线,在加工内外形轮廓时,应尽可能采用环绕等高切削,可使得被切削部分受力部位始终比较厚、强度比较高,防止工件断裂[5]。在加工平面或槽时,尽可能选择斜线或螺旋进刀;避免在零件工作面上形成岛屿,避免在工作面上切离工件。另外,切削方式也是影响石墨切削加工的重要因素,顺铣时的切削振动小于逆铣的切削振动,顺铣时的刀具切入厚度从最大减小到零,刀具切入工件后不会出现弹刀现象,故一般石墨加工选择顺铣。在加工结构复杂的石墨工件时,除了要按以上的考虑优化加工工艺外,还要根据具体的情况采取一些特殊的措施,以达到最佳的切削效果。

  石墨高速加工中,由于石墨材料的硬度、切屑形成的断续性以及高速切削特性的影响,切削过程中形成交变切削应力并产生一定的冲击振动,刀具容易发生前刀面和后刀面的磨损,严重影响刀具的使用寿命,因此石墨高速加工用的刀具要求具有较高的耐磨损性和抗冲击性[6]。金刚石涂层刀具具有高硬度、高耐磨性、摩擦系数低等优点,目前金刚石涂层刀具是石墨加工的最佳选择。石墨加工刀具还需要选择合适的几何角度,这样有助于减小刀具的振动、提高加工质量,而且可以降低刀具磨损。德国学者对石墨切削机理研究显示,石墨切削过程中石墨去除和刀具前角有密切关系[3]。负前角切削增加了压应力,有利于促进材料的破碎,提高了加工效率,同时避免产生大尺寸的石墨碎片。石墨高速切削的常用刀具结构类型有立铣刀、球头刀和圆角铣刀。立铣刀一般主要用于平面和形状比较简单的曲面加工,球头铣刀是加工曲面的理想刀具,而圆角铣刀兼有球头刀和立铣刀的特点,对曲面和平面都可进行加工。

  石墨高速切削时选用合理的切削参数对于工件加工质量、效率的提高有着重要的意义,由于石墨高速加工的切削过程非常复杂,选择切削用量和加工策略时,需要考虑工件结构、机床特性、刀具等多方面因素,这主要依靠大量的切削加工实验。对于石墨材料,在粗加工过程中需要选择高转速、快速进给、大吃刀量的切削参数,可以有效提高加工效率;但由于石墨在加工过程中易产生崩角现象,尤其在棱边等位置易形成锯齿状,在这些部位应适当降低进给速度,不宜大吃刀量。对于薄壁结构石墨件,容易发生边角崩碎的原因主要是由切削冲击、让刀和弹刀以及切削力波动所造成。降低切削力可以减少让刀和弹刀,提高薄壁结构石墨件的表面加工质量,减小边角崩碎和折断[6]。石墨高速加工中心的主轴转速一般较大,在机床主轴功率允许的前提下,选取较高的切削速度,可有效地降低切削力,加工效率也可得到显著提高;在选定主轴转速的情况下,每齿进给量应与主轴转速相适应,以防止进给太快吃刀量大造成崩刃现象。通常石墨切削加工在石墨专用机床上进行,机床转速一般为3000~5000r/min,进给速度一般为0.5~1m/min,粗加工时选择相对低的转速,精加工时选择高的转速。对于石墨高速加工中心来说,机床转速较高,一般选择在10000~20000r/min之间,进给速度一般在1~10m/min之间。

  石墨切削加工中会产生大量的粉尘,污染环境、影响工人健康、影响机床,因此,石墨加工机床必须配备良好的防尘、除尘装置。由于石墨是导电体,为防止加工过程中产生的石墨粉尘进入机床电器元件中发生短路等安全事故,应对机床的电器元件进行必要的保护。石墨高速加工中心为实现高速采用高速电主轴,为降低机床的振动需要设计低重心结构,进给机构多采用高速度高精度的滚珠丝杠传动,设计防除尘装置等[7]。石墨高速加工中心的主轴转速通常在10000~60000r/min之间,进给速度可以高达60m/min,加工壁厚可以小于0.2mm,零件的表面加工质量和加工精度高,是目前实现石墨高效高精度加工的主要手段。随着石墨材料的广泛应用以及石墨高速加工技术的发展,国内外高性能的石墨加工设备逐渐增多。图1所示为国内外一些厂家生产的石墨高速加工中心。OKK公司的GR400采用低重心、桥式结构设计,实现机床最小化的机械振动;采用C3级精密丝杠及滚柱导轨,可以保证机床的高加速度,缩短加工时间,采用加装防溅挡板及机顶盖的全封闭式钣金设计防止石墨粉尘。海城VMC-7G1所采取的防尘手段,不是常用的吸尘方法,而是用水帘密封形式,并加装特殊的粉尘分离装置,在导轨、丝杆等运动部位,还配备有护套与强力刮屑装置,以确保机床长期稳定工作。从表1石墨高速加工中心的规格参数可以看出,机床主轴转速和进给速度都很大,这是石墨高速加工的特点。国内石墨加工中心与国外相比,机床规格相差不大,由于机床装配、工艺及设计等方面原因,造成机床加工精度相对较低。随着石墨在制造业中的广泛使用,石墨高速加工中心越来越受到关注,设计制造出高性能、高效率的石墨加工中心,采用优化的加工工艺,充分发挥其特点和性能,可以提高石墨件的加工效率和质量,对提高我国石墨切削加工技术具有重大意义。

  本文主要从石墨特性、切削加工工艺和石墨高速加工中心的结构等方面,对石墨机械加工工艺进行探讨。随着机床技术和刀具技术的不断发展,石墨高速加工技术需通过切削试验和实际应用进行深入研究,在理论和实践方面提高石墨机械加工的技术水平。

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  1.1机床的几何误差在进行机械加工的时候离不开最基本的工具那就是机床,机床设备对零件的形成起着重要的作用,因为整个加工过程都是在机床总完成的,所以机床的精密程度直接关系到机械零部件的精度,而机床的制造误差对零件的生产所产生的影响主要有,主轴回转误差、导轨误差和传动链误差三方面,另外机床的长时间运转与使用也会造成机床本身的精度的下降,接下来我们详细的对三种误差进行讲解:首先是主轴回转误差这种误差会直接影响到被加工零件的精度,因为机床的主轴是装夹工件和道具的基准部件,他会把运动力传输给工件和道具,即使是产生比较小的误差也会直接影响到工件的精度,而且影响是很大的。其次是导轨误差,导轨与位置相关,因为到对是机床上的确定对位的基准,也就是说各个部件通过导轨进行对位,他是机床所有部件运转的基准,如果导轨本身出现误差,会直接影响到零件的制造,造成导轨误差的原因有很多,如保养不及时造成的生锈,长期的运转造成的磨损,再有就是导轨本身的质量问题造成导轨的精度下降,另外还有在导轨制造出来之初就由一定程度上的误差,这些误差都会直接影响零件的制造精度。最后就是传动链误差,在制造零件的过程中有些设备是需要传动链进行连接运转的,在传动过程中由于速率不太一样或者操控不恰当都会造成一定程度上的误差。

  1.2刀具的几何误差刀具是进行零部件加工的最直接工具,刀具的误差也会直接影响到零件的整体精度,而制造一种零件的时候会选用固定的刀具尺寸,形状,组合,这些选择是基于制造合格的零件的要求的,然而刀具的选用过程中难免会出现一些不合格或者质量未达标的产品,每一个刀具的精度都会直接影响到整体的制造效果,几何误差会随着时间的推移逐渐的变大。还有就是夹具的几何上的误差,所谓的夹具就是让工件保持制造零件所需要的合理正确的位置,夹具的误差也会直接影响到工件的品质和精度。

  1.3定位误差首先是基准不重合的误差。在设计之初就用某些特定的符号在零件的图上面确定所有位置的尺寸,称作设计基准。通过工序图来确认经过加工后的零件的表面的尺寸位置所遵循的标准为工序基准,通过机床对零件进行加工的时候要注意到通过以上几种方法进行基准定位,因为基准定位准确能够保证零部件的精度,但是基准出现误差的话,部件的精度也会受到影响。其次就是定位不准造成的一定程度上的误差,因为在实际的操控过程中夹具上的定位原件完全准确的可能性不太大,它们不可能按照基本尺寸制造,这里我们就会说道一个概念那就是公差范围内的变动,这种变动是一个范围值,在这个范围内的变动都是允许的,一旦超过这个变动就会产生我们常说的定位副制造不准确误差。

  1.4工艺系统受力变形产生的误差首先是工件的刚度,刚度直接影响到部件的加工过程,因为刚度能够达到标准才能制造出合格的产品,但是如果刚度不合格的话就会造成加工过程中工件因为刚度过低而降低了精度或者被损坏。其次是刀具的刚度,进行加工的时候刀具需要对工件进行雕琢,刀具的刚度要高于工件的刚度且安装位置正确。第三是机床部件的刚度,一套完整的机床的组成结构是十分复杂的,零件众多,一般机床部件的刚度都是通过实验方法实现的。

  1.5机床加工工艺系统受热变形引起的误差热量是影响机床加工工艺的另外一个因素,由于机床是处于运转状态,很容易产生热量,通过观察我们可以发现,因为热量造成的加工误差可能会占到总数误差的一般,整个机床,刀具和工件受到外界的很多热源的影响会升温,机床本身也会有一定的温度。

  1.6调整误差在机床的使用过程中一定要定期的进行维护以保证机床设备的正常运转。

  2.1对症下药,那些机床加工部件容易出现误差要认真对待,选用质量过硬的部件,比如夹具,刀具和一些其他的基本的工具的精度和刚度,控制好温度以免造成误差,在日常的维护工作当中要及时的发现误差,找到根本原因进行改正,精密的加工更是需要提升整个机床的精度以达到相应的要求。

  2.2误差补偿发现误差之后通过人为制造出相应的误差进行补偿使得部件达到相应的标准。

  2.3分化误差,出现一定程度上的误差之后需要把原始的误差进行分化,找出误差的反应出的基本情况及基本规律特征,也就是说把风险的统一调整划分,将误差类别想死的工件集中到一起,使得误差的影响分散到几个不同的部分,分化误差造成的影响。

  由于机械生产制造设备本身固有的精度误差,以及所采用的机械加工生产制造的工艺,在机械加工过程中,机械加工误差是不可避免的。所谓误差,就是指真实值和理论值之间的差异。对于机械加工生产制造而言,通常通过模型计算得到或者通过图纸设计出来的都是理论值,是经过优化和理想化之后的设计值,在实际加工过程中,这种理想化的理论值是不可能实现的,因为理论值并没有考虑机械加工工艺和生产制造设备本身固有的误差。为此,机械加工误差不可避免。既然机械加工误差不可避免,那么就应该想方设法在生产制造过程中,通过采用先进加工方法和加工工艺来消除机械加工误差,或者使机械加工误差得到严格控制,这是机械加工误差控制的根本目标之一。

  本文主要结合机械加工误差的成因,对其影响因素进行深入分析探讨,并据此给出若干切实可行、有效可靠的误差控制方法。

  机械加工误差形成的原因有很多,而且随着不同的加工材料、不同的加工刀具、不同的加工条件及不同的系统等都会发生变化,因此,在分析机械加工误差时,必须要具体情况具体对待。一般来说,机械加工误差形成的原因,主要集中在以下几个方面。

  众所周知,机械加工几乎离不开加工机床,不管加工机床的精度多高,都必然不可避免的会产生机械加工误差。在使用机床进行机械加工之前,首先要对加工工件进行夹装定位,夹具定位就会产生误差。另一方面,加工机床在实现横向进给和纵向进给的过程中,由于导轨、丝杠等传动部件本身具有设计加工误差和传动精度误差,因此,机床加工的过程中也会产生机械加工误差。一般来说,在机床的各个部件的加工与运动过程中,对机械加工误差影响最大的就是导轨的精度误差及夹具的定位误差。因此目前衡量机床精度主要也是从这两个方面进行衡量与考察。

  在机械加工过程中,不可避免的会使用到各式各样的刀具,比如车刀、铰刀、镗刀、铣刀及磨刀等,不同的刀具在进行机械加工过程中会产生不同的加工误差,而且由于刀具本身也是被机械加工制造出来的,刀具本身也存在一定的精确度,这就使得机械加工误差不可避免。另一方面,刀具在连续运动的过程中实现对被加工工件的切割加工与成形,被加工工件表面的几何形状其实就是刀具切割面的复映,所以刀具的几何尺寸精度误差会直接传递到被加工工件的表面,产生表面加工误差,影响到机械加工表面质量。

  机械加工是由一系列不同的工艺和工步构成的,在机械加工的过程中,往往需要在每一道工步之后,都要对工艺进行微调,例如重新对刀,或者工件的定位接触或者重新夹装等等,在这样的过程中必然会产生新的误差。因此,当机械加工其他条件都一定或者不再发生变化的时候,调整误差对于被加工工件的误差精度会起到决定性的作用。

  在机械加工中,工件需要被定位夹装,只有固定好的工件,才能够顺利完成机械加工。在对工件进行定位和夹装的过程中,往往都是人去完成这一过程,这就必然导致加工误差的产生,即使对于全自动化的加工中心而言,其定位夹装全部由控制系统自动完成,也仍然不可避免的会产生定位误差。工件被定位夹装的精确度会直接影响到加工工件的表面形状的几何尺寸,这对装配的完成有着重要的影响。因此,定位误差,主要是指基准不重合度,是影响机械加工工件误差的决定性因素。在实际的机械加工过程中,加工人员无法彻底消除由于定位误差带来的机械加工误差,但是在公差允许范围内,应当尽可能减小或者降低定位误差所带来的机械加工误差的影响,使得机械加工误差落在公差范围内。

  不管是塑性材料加工还是金属材料加工,机械加工都是一种受力并受热的工艺系统,在这样的系统内,刀具对被加工工件进行机械加工,必然会伴随产生受力与受热的问题,被加工工件受力会影响到加工表面的成形质量,受热则会影响到被加工工件的热力学性能,对于最终的零部件的产品使用性能也会产生影响。尤其是对于一些表面质量要求特别高,或者加工精度要求特别高的零部件,在加工过程中所产生的热或者受力引起的误差,有可能导致整个加工零件全部报废。为此,在机械加工过程中,往往需要采用切削液对加工工艺系统进行和冷却,这也是出于控制和降低机械加工误差的目的。

  通过上文的分析,尽管机械加工误差是不可避免的,但是在机械加工的过程中,可以通过具体的分析找到误差产生的原因,因此,机械加工误差仍然是可以严格控制的。下面对一些可行有效的误差控制措施进行探讨。

  对于一些机械加工精度要求较高、或者重新定位、装配会产生较大定位、装配误差的机械加工工艺系统,往往可以采用一次装配、就地加工的方法,能够避免二次误差的重复产生,有利于提高机械加工的表面质量和精度要求。

  所谓原始误差,主要是指在机械加工过程中,由于机床定位、切削刀具等因素引起的一次机械误差,这种误差都是可以消除的,因此必须要在机械加工之前,对机械加工的各个工步进行检测,查明各个环节产生的误差,采用一定手段消除原始误差,从而获得较高质量的机械加工精度。比如长轴轴向车削过程中,轴向切削力容易引发轴向变形而产生机械加工误差,在实际加工过程中,可以采用大走刀反向车削的方法消除轴向切削力引起的轴向变形误差,从而提高加工精度和表面质量。

  有些误差是无法减少或者降低的,在这种情况下,就需要人为的制造新的加工误差,去抵消原来的误差对机械加工系统所带来的影响,从而使得这两种误差相互抵消,消除误差对机械加工工件的影响。必须要注意的是,kaiyun官网开云人为制造的误差,必须要和原来的机械加工系统误差大小相等、方向相反,只有这样,才能够完全消除原有的原始误差对机械加工系统的影响,以获取高质量的加工表面。

  机械加工误差对于零部件的加工质量、装配质量等都有着明显的影响,必须在生产过程中,不断采用先进的机械加工工艺和生产制造手段,提高机械加工精度,降低机械加工误差,这也是当前机械加工方法发展的必然趋势,有利于提高机械加工产品的市场竞争力。本文通过分析机械加工误差的成因,有针对性的给出了若干具体的提高机械加工精度的方法和措施。对于广大机械加工技术人员而言,如何降低机械加工误差,首先必须要明确影响机械加工误差的若干途径和因素,因此,本文对于机械加工误差的探讨是有一定实际应用价值的,对于机械加工误差的控制具有较好的指导借鉴意义。当然,从另一方面来说,要严格控制机械加工误差,不仅仅需要分析机械加工误差产生的原因,更重要的是,在实际生产过程中,采用先进机械加工工艺和方法进一步降低机械加工误差,这才是机械加工误差控制的最终目的。

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  [3] 王爱玲.数控机床加工工艺[M].北京:机械工业出版社,2006.

  数控技术的应用,使得机械加工脱离了传统以人工控制为主的加工时代,对生产力的提高具有重要作用。数控技术的应用对机械加工的变革性意义主要表现在以下几方面:1)生产效率大幅提高。应用数控技术后,机械加工脱离人为控制,生产周期大大缩短,生产效率大幅提高,废料率大幅降低;2)生产速度更快。数控技术对机械加工时间的控制非常精确,完全不受人为主观控制,在机械加工速度上去除了人为干扰,加工速度得到迅速提高;3)产品外观更美观。机械加工的产品,外观要求精美,数控技术将外观要求输入后,电子自动控制,外观与模型几乎无异;4)产品外形实现多样化。通过制图工具制作模型,产品形状随心所欲,经过数控技术加工都能成为现实;5)产品精度更标准。传统人为控制的机械加工,产品在精度方面控制不够精细。而数控技术的应用,精确控制完全自动化,可以完全避免人为误差。产品加工精度更符合设计标准;6)生产控制自动化。这也是最直观的表现。数控技术的最直接目的就是自动控制,是机械加工摆脱人力因素的唯一选择。数控技术运用自身的数字化功能,可以有效控制机械加工的设备和过程,并采用数控设备、数控编控等技术使机械加工更加系统化。

  机械加工中,机床的应用比例很大。各种各样的模具生产都是由机床来完成的。传统的机床生产,模具的精度控制很难实现自动化,因此,生产出的模具合格率较低,材料利用率低。而数控化技术在机床上应用后,实现了机床全自动化机电一体制,这种机电一体化加工生产技术能保证产品的质量。

  煤矿机械具有特殊性,是专用的机械设备,由于其工作环境复杂多变,对安全系统要求较高,煤矿机械加工过程要求精细化程度高。而传统机械加工很难实现其精度的要求。而且,煤矿机械更新换代较快,应用领域单一,所以生产加工量小,下料难。数控技术得到应用后,设备下料切割采用数控技术,改变了过去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割质量高,提高了材料的利用率,降低了设备的生产成本。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置,它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调切切缝的补偿值来精确控制毛还件的加工余量。

  工业生产过程中,难免会有恶劣的工作环境存在,如高温、高压、操作空间狭小,操作高度过高等。这些危险的工作环境极大地增加了工作人员的工作危险性。而数控技术的应用后,工业生产上类似的恶劣环境完全编入数控程序,使工业生产危险性得到极大改善。在实际的生产过程当中,应用数控技术之后,生产过程可以由计算机系统全程控制。只要预先输入各种生产程序和产品参数,则计算机系统便能够依照指令实现真正意义上的无人自动化生产。即便是在生产过程当中出现了故障或者问题,系统会根据错误的等级来决定是否继续进行生产,同时采用有关的保护性护理措施,并向管理者报警。除此之外,机械加式中数控技术的应用还有很多,如航空设备的生产、机器人系统的生产、汽车工业的生产、石油机械的生产、国家武器装备的生产以及建筑机械、农业机械等领域,应用数控技术后,无一不推动了行业的快速良性发展。

  随着新的智能化技术的发展,机械加工中数控技术的发展同样朝向智能化方向发展。主要表现在加工过程的自适应控制和工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算等;操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等。另外,随着数字技术的不断进步,机械加工也面临着新的市场需求,特别是人们对精细化的要求也越来越高,于是高速度、高精加工技术成为必然的趋势。

  零件加工的质量是机械产品寿命和工作性能的基础和保障。对于机械加工质量进行衡量的指标包括表明质量和加工精度两个方面。在机械加工的过程当中,会由于一些因素的影响,导致工件和刀具间位置发生偏移,直接导致生产出来的零件不理想。加工精度指的是实际的零件加工参数同理想参数的相符程度,因此,提高机械加工精度成为摆在机械加工企业面前的重要课题,直接决定着其未来的长足发展。那么如何提高机械加工精度呢?什么样的措施最为有效?这即是本文所要阐述的重点内容。

  所谓机械加工精度指的是经过加工后的零件在各表面、几何形状及尺寸上同理想值和实际值参数相符的程度,而他们间所产生的误差被称作加工误差。且在数值上,加工精度是通过加工误差大小的形式来加以表示。

  零件的几何参数主要包括相互位置、尺寸和几何形状三个方面,因此,其加工精度也主要包括三方面的内容。第一是尺寸精度。这一精度是用来对加工表面同基准间产生的尺寸误差进行限制的,从而使其控制在一定的范围之内;第二是几何形状精度。这一精度是用来对加工表面宏观几何形状所产生的误差进行限制的,例如直线度、平面度、圆柱度、圆度等;第三是相互位置精度。这一精度是用来对加工表面同基准间产生的位置误差进行限制的,例如用加工零件的位置度、同轴度、垂直度、平行度来对其要求和允许范围进行表示。

  工艺系统几何精度的影响包括加工原料误差、机床误差、刀具几何误差、调整误差四个方面。加工原理误差指的是采用近似的切削刃轮廓或近似的成形运动进行加工时所形成的误差。此种误差只要控制在精度的范围之内,仍可广泛地应用于生产;机床误差总体来讲可以归纳为机床转动链误差、机床主动回转误差、机床导轨导向误差;刀具几何误差包括刀具安装误差、刀具装夹部制造误差和刀具切削部误差,可以表述为:刀具的尺寸精度会对工件尺寸的精度产生直接影响,刀具的形状精度会对工件形状的精度产生直接影响,刀刃的形状精度会对元件加工的精度产生直接影响,刀具的制造精度不会直接作用于工件的加工精度;在调整供工序的工作当中,加工的批量决定了每次加工的零件不可能完全相同,因调整而形成的为偶然性的误差。

  在工艺系统的加工过程当中,会受到重力、夹紧力、惯性力、传动力、切削力等一些力,而在这些力的作用下,工艺系统也将随之发生相应的形变。形变的产生破坏了工件同切削刃间已经调整好的正确位置关系,进而形成加工误差。工艺系统刚度在影响加工精度方面可以归结为以下形式:因受力点的位置改变而形成的工件形状误差;不均匀的毛坯材料硬度使切削力发生改变,进而引起工艺系统受力形变而发生加工误差;工艺系统当中,某些环节因受其他作用力而发生形变所导致的加工误差。

  在各种热源的影响之下,工艺系统会发生复杂的形变,从而导致工件加工误差的产生。工艺系统热变形对机械加工精度的影响主要分为三种。第一是机床热变所导致的加工误差。由于受热源的影响,机床的各部分温度也会随之发生改变,因机床结构复杂性和热源分布不均匀性的存在,而使得机床各个部件产生一定程度的热形变,从而降低了机床的几何精度和加工精度;第二是由工件热变形所导致的加工误差;第三是道具热形变导致的加工误差,由于刀具本身热容量小、体积小且热量集中于切削部分,故在其切削部分存在着很高的升温。

  直接减少原始误差的方式包括提供工具、量具及夹具本身的梢度,控制工艺系统内应力、刀具磨损、受热变形、受力等引起的测量误差、形变,提高零件加工机床的几何精度。为了使得机械加工精度得到提高,应首先对加工误差中各项原始的误差进行分析,依据不同情况所导致的加工误差采取不同的解决措施,对于零件的精度加工应尽量提供机床的刚度、几何精度和对加工热形变加以控制。对于表面成形的加工零件,主要采取减少刀具安装误差和成形刀具形状误差来实现。

  当无法适当减少工艺系统原始误差时,可采用补偿法和抵消法来对误差进行补偿。补偿法是以人为方式,创造出一种新的原始误差,来对工艺系统中所固有的原始误差进行抵消和补偿,从而减少加工误差,促进加工精度的提高。抵消法是通过一种原有的原始误差对李毅中原始误差进行全部或部分抵消,亦同样达到较少加工误差,提高加工精度的效果。

  为进一步提升机械加工精度,可采用分化法和均化法来实现。分化法是依据误差所反映的规律,将上道或毛坯工序尺寸进行分类,随后进行误差范围的准确定位,从而使得工件尺寸的误差范围整体上大大缩小。均化法是通过加工的方式,来使得工件表面原有误差不断平均化和缩小的过程,通过对联系密切的工具或工件表面进行检查和比较,找到其间的差异所在,随后在进行基准加工或相互修正加工。

  机械加工的误差程度同其在敏感方向上的误差有着直接的关系,在加工的过程当中,采取一定的措施将加工误差转移到非敏感的方向,即加工表面切线方向,便可使得加工精度大大提升。在大型机床中,因横梁较差,在重力作用下易发生变形和扭曲,进而形成加工误差。为了消除这一误差,可在机床的结构基础上再添加一根用于承受重力的附加梁,以承受来自横梁自身重力的作用,达到提高机械加工精度的目的。

  在机械加工过程当中,一定误差的产生是难以避免的,只有以具体的情况为依据,对误差产生的原因进行细致的解剖,才能有针对性地提高机械加工的精度,从而确保将零件加工误差控制在许可范围内,使零件加工质量得以保证。

  [1]朱政红.影响机械加工精度的集中因素[J].工艺与装备,2008(11).

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