机械加工质量分析

机械加工质量的分析

摘要:机械加工产品的质量与零件的加工质量、产品的装配质量密切相关,而零件的加工质量是保证产品质量的基础,它包括零件

的加工精度和表面质量两方面。

关键词:机械加工精度几何形状工艺系统误差

一、机械加工精度

1、机械加工精度的含义及内容

加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度,而它们之间的偏离程度则称为加工误差。零件的加工精度包括:(1)尺寸精度。尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。(2)几何形状精度。几何形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差,如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用来限制加工表面与其基准间的相互位置误差,如平行度、垂直度、同轴度、位置度零件各差来表示的要求和允许用专门的符明。

二、加工误差产生原因及分类

零件的机械加工是在由机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统内完成的。零件加工表面的几何尺寸、几何形状和加工表面之间的相互位置关系取决于工艺系统间的相对运动关系。在完成任一个加工过程中，由于工艺系统各种原始误差的存在，如机床、夹具、刀具的制造误差及磨损、工件的装夹误差、测量误差、工艺系统的

调整误差以及加工中的各种力和热所引起的误差等，使工艺系统间正确的几何关系遭到破坏而产生加工误差。这些原始误差，其中一部分与工艺系统的结构状况有关，一部分与切削过程的物理因素变化有关。这些误差的产生的原因可以归纳为以下几个方面：

1、工艺系统的几何误差

由于工艺系统中各组成环节的实际几何参数和位置，相对于理想几何参数和位置发生偏离而引起的误差，统称为工艺系统几何误差。工艺系统几何误差只与工艺系统各环节的几何要素有关。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。

（1）主轴的回转精度是指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线的漂移。

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。影响主轴回转精度的主要因素是主轴轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。

（2）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。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。

（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。

2、工艺系统受力变形引起的误差

工艺系统在切削力、夹紧力、重力和惯性力等作用下会产生变形，从而破坏了已调整好的工艺系统各组成部分的相互位置关系，导致加工误差的产生，并影

响加工过程的稳定性。

3、工艺系统受热变形引起的误差

机械加工中，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%。

4、工件内应力引起的加工误差

5、测量误差

三、提高机械加工精度的措施

减少原始误差。提高零件加工所使用机床的几何精度,提高夹具、量具及工具本身精度,控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨

损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。

误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差 ,可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。

在机械加工中,误差是不可避免的,只有对误差产生的原因进行详细的分析,才能采取相应的预防措施减少加工误差,提高机械加工精度。

参考文献:

1. 朱派龙机械制造工艺装备西安电子科技大学出版社

2. 李硕机械制造工艺基础（第2版）国防工业出版社

3. 李凯岭机械制造技术基础科学出版社

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