普通机床加工误差分析及提高精度的措施

引言

普通机床是我国众多行业应用的主要加工设备,机床在经过长时间使用后,其加工精度容易受到影响,致使加工误差问题出现。而引发加工误差的原因有许多种,经过实验分析,导致普通机床加工误差的主要原因是硬件工艺,也就是说,设备自身的问题是导致加工误差的根本原因。

1加工误差和加工精度概述

加工误差是指加工零件实际的几何参数与设计参数之间存在一定程度的偏差。而加工精度是指实际加工的零件与CAD模型之间的符合程度,主要包括以下参数:一是尺寸参数:二是形状参数:三是位置参数[1]。在实际加工零件过程中,企业会用公差等级作为衡量精度的标尺,加工精度等级越高,则加工制造精度就越低,例如:1T6所代表的加工精度就低于1T5。而误差则可以直接用数值表示,显而易见,加工误差数值越大,就代表机床所加工的零件与设计零件相差越大,加工精度就越低。因此,在实际加工零件过程中,二者都是用来评价零件加工质量的单位。

2普通机床的加工误差

2.1机床自身的误差

2.1.1主轴误差

主轴是机床最重要的部件之一。主轴上通常会安装一些加工刀具和工件,并通过旋转带来的动能,实现对零件的加工制造[2]。由此可见,如果主轴存在故障,必然会导致零件加工精度受到影响,加工误差问题也会就此发生。一般情况下,主轴误差主要表现为径向回转误差,而导致这种误差的原因有以下方面:一是主轴承存在误差:二是主轴同轴弧度存在误差:三是主轴内轴颈弧度存在误差。

2.1.2导轨误差

导轨如果存在误差,将会对零件加工精度造成直接的影

响。所谓"导轨误差"指的是机床实际运行的方向与设计方向存在差距。而导致这类误差出现的原因有以下方面:一是制造工艺和安装方法不符合标准:二是导轨工作时间过长,受到了严重磨损。例如:普通机床常见的导轨误差主要包括水平表面的直线误差和垂直表面的直线误差,这两种误差均会对零件加工精度造成影响。

2.1.3元件间传动链误差

元件间传动链误差是指在普通机床运行过程中,传动链首尾两端的元件发生位移误差,通常利用转角误差值作为衡量这种误差的参数。而导致普通机床出现这种误差的原因是制造和安装工艺存在偏差,同时,各部件长期受损也是重要

原因。

2.1.4加工刀具误差

加工刀具是普通机床的重要组成部分,如果刀具存在制造误差,必然会导致零件加工精度受到影响,尤其是一些用于定尺寸的刀具,其影响将会被逐渐放大。当然,并不是说所有刀具都会影响加工精度,普通机床加工精度受到刀具的影响相对较小。

2.2加工过程中的误差

2.2.1加工刀具与零件位置变形

在实际加工过程中,由于受到夹紧力、重力和惯性的影响,车床可能会发生变形,继而使加工刀具与零件位置发生变化,车床加工零件的精度会因此受到影响。

2.2.2工件刚度较差

如果制造工件的材质刚度较差,则工件硬度自然无法得到保证,虽然在加工之前,工作人员无法在表面感觉到问题,但在实际加工过程中,工件硬度不足的问题将会被放大,工件由于自身硬度不足,无法承受各方面的作用力,尤其是主轴旋转的切削力,继而会发生变形,在这种情况下,对其进行加工必然会存在加工误差。

2.2.3夹紧力引起的误差

夹紧力误差产生的原因为以下两方面:一是工件刚度较差,二是机床夹具施力方向出现错误。上述两种情况一旦出现,同样会导致工件变形,影响加工精度。

2.2.4受热引起的误差

普通机床在工作过程中,容易受到环境和摩擦力的影响,机床温度会逐渐上升。例如:切削力会逐渐转变为切削热,各种部件运行所消耗的能量,有一部分也会转化为热能,并且机床在运行过程中,主轴和齿轮运动所产生的摩擦力同样会转化为热能,这些热能如果集中到一起,很容易导致机床发生变形,致使普通车床加工零件的精度下降。

3提高普通机床精度的措施

3.1规范操作方法,消除主轴误差

想要消除普通机床的主轴误差,应做好以下方面的工作:一是加强对机床设备的维护力度,并规范操作方法,确保操作行为不会让主轴受到外力影响,例如敲击、震动等。二是强化主轴设备的加工精度,通过对主轴配套部件等设备进行精度强化,可在一定程度上避免主轴误差。三是保证主轴承的质量,主轴承是主轴的核心部件,在采购和安装主轴承过程中,必须确保其质量和安装精度符合标准。首先,在安装主轴承前,应让机床主轴保持在稳定的状态,且与轴承实现无缝结合。其次,对于加工精度要求较高的滚动轴承来说,应提前做好保护措施,提高其抗磨损性。四是选择合适的主轴结构,最好选择运动功能和定位功能相分离的主轴结构,以此来避免加工零件过程中,主轴回转对于工件回转精度造成的影响。五是提高主轴回转精度,可将液体和气体等介质灌输至静压轴承,以有效改善主轴承的形状误差。

此外,工作人员还可采用分化误差方法,减少加工误差。在实际加工过程中,工作人员应注意观察,明确误差出现的原因和规律,对误差问题进行准确的定位,并根据误差种类的不同,采取不同的解决措施。如果加工零件体积过大,则可对其进行二次加工,促使零件的体积变小,并解决上次加工留存的误差,继而提升零件加工精度。

3.2正确安装机床,消除导轨误差

消除导轨误差,首先要对机床进行固定,并采用合理的安装方式,增强其稳定性,同时对机床的位置、距离等进行调整,以提升加工精度。其次,工作人员需定期对导轨进行检查和维护,例如:工作人员在使用机床后,应及时清理工件的残渣,防止这些残渣对部件结构造成影响。再次,应定期利用润滑油等物质对导轨进行保养,降低导轨的受磨损程度,同时还要对导轨进行防锈处理,避免生锈问题影响加工精度。此外,工作人员在使用机床时,需对工作环境进行把握,根据环境的变化,采用不同的导轨组合形式,尽可能减少加工误差。最后,要充分发挥液态油和空气压力的均化作用,并选择静压型导轨,同时,提高工作台的驱动精度,并确保导轨长期处在高精度的状态。

此外,使用软爪也可以有效减少加工误差。软爪结构较为简单,且使用成本低廉,比较适合在普通机床中应用。在实际应用软爪过程中,工作人员只需按照操作标准加工零件,即可保证零件加工的精度。

3.3提升传动链的精密度

提升传动链传动精度,是降低机床加工误差的重要方法,例如:工作人员可减少传动链两端元件的数量,并对传动链的长度进行控制。其次,如果机床现在使用的传动链为快速或均速传动链,将其替换为降速传动链也会起到良好的效果。同时,还可采用误差补偿法,减少加工误差,提高加工精度。误差补偿法属于一种事后补偿误差的方法,其原理为通过多种检测方法的使用,对加工误差进行测量,然后利用事先建立的误差补偿模型,对误差值进行准确计算,最后通过补偿控制机构补偿加工误差,从而实现提高加工精度的目的。这种技术的应用可以从根本上消除加工误差。

3.4合理选择加工刀具

加工刀具是普通机床重要的部件,为提升零件加工精度,加工企业必须根据机床和加工零件的实际情况,合理选择加工刀具。例如:如加工零件硬度较高,应选择耐磨性强的刀具,然后在刀具使用之前对其进行检查和预处理,以确保刀具在加工过程中不会因为磨损而影响加工精度。

4结语

综上所述,加工误差是普通机床在加工过程中不可避免的问题,而导致加工误差的原因无外乎两种,一是车床自身的原因,二是车床在加工过程中产生的原因。但在查明误差原因后,可以采用提高加工精度的措施,减少或消除误差,继而确保零件加工精度,使普通机床的应用效果得到提升,以此来推动机床加工行业实现更好的发展。