非尺寸加工

2024-11-28

非尺寸加工（共7篇）

非尺寸加工篇1

风电机组 (主要指并网风电机组) 是风力发电的核心设备, 其成本约占总投资的60%~80%。而在整个风电机组中, 转动轴和定子主轴是其核心零部件, 技术要求严格, 在很大程度上体现了整个风电机组的制造水平。

精密零件的尺寸公差都很小, 而温度变化产生的热胀冷缩对较窄尺寸公差的零件影响很大, 一般精密零件的加工在恒温的厂房进行加工。

1 背景及产品分析

宁夏共享模具有限公司自2005年便开始精加工风电铸件产品, 将风电关键铸件精加工作为长远发展战略, 开展1.5MW以上机型用轮毂、底座、转动轴、定子主轴等产品的规模化批量生产。

本研究涉及1.5MW风电转动轴、定子主轴 (如图1、图2所示) , 材质为QT400-18AL, 轴承孔圆柱度0.02mm, 两端轴承孔同轴度要求φ0.05mm, 轴承孔表面粗糙度为Ra1.6, 尺寸精度为IT6级。其中转动轴两端轴承孔内径φ655R6 (-0.225, -0.175) mm、φ870R6 (-0.266, -0.21) mm;定子主轴两端轴承支撑径φ460k6 (+0.005, -0.045) mm、φ710 (+0.12, +0.15) mm。

通过对产品尺寸及形位公差要求分析, 1.5MW风电轴类的加工难点为:

1) 如何保证轴前后两端轴承安装孔φ0.05mm的同轴度要求;

2) 在非恒温条件下, 如何保证轴承安装孔IT6级尺寸精度;

3) 在车加工条件下, 如何保证表面粗糙度Ra1.6要求。

对上述两问题的分析, 在非恒温条件下保证IT6级精度尺寸, 需要计算温度对材料的尺寸影响并在加工时补偿此误差值, 需要大量实验积累数据。

2 温度变化对精密尺寸的影响

对从事零部件生产的企业来说, 需要检测的零件必须放在20℃的恒温工作室里恒温后才能进行测量, 这是因为同一零件的同一尺寸在不同温度下测量时, 其结果是不相同的, 这是由温度变化使零件产生的热胀冷缩引起的。1.5MW风电轴类尺寸表, 见表1。

为了消除温度变化对尺寸影响, 标准的测量温度为20℃。温度变化对尺寸的影响表明, 零件在室温下测量的值与在恒温工作室里的测量值是不同的。

工件随温度的变化, 在没有任何约束的情况下称为自由膨胀, 并不产生应力。当温度变化所引起的变形受到约束时, 即使没有外力的作用, 在物体内也会产生应力。当轴在自然状态下时, 温度由t1升高 (或降低) 到t2时, 其伸长 (或缩短) 量为,

式中:αt———膨胀系数;

ΔLt———自由伸长量;

L———工件长度 (直径) 。

3 利用公式补偿温度变化

举例:加工现场的环境温度为15℃, 精加工动轴Φ870R6 (-0.21, -0.266) 轴承孔。球墨铸铁的线膨胀系数为:11.2×10-6;则温度误差为:

转动轴φ870R6 (-0.21, -0.266) 轴承孔的公差是0.055mm, 如果在环境温度为15℃时, 按照图纸公差加工至尺寸, 当在标准温度时检测该轴承孔时, 只有该轴承孔加工在公差下限, 即轴承孔加工尺寸只能正好至φ869.79mm整, 轴承孔尺寸才不会超差, 否则, 该轴承孔就必然超差, 即:不合格。因此, 精加工该轴承孔需要进行温度补偿, 就需要将公差修正为φ870 (-0.2487, -0.315) 。

车间环境温度不同, 就要计算不同的温度补偿值。如果车间环境温度高于20℃, 就必须进行反向补偿。由于测量的是环境温度, 而环境温度变化又比较快, 24h温差达十几摄氏度。而铸件的体积较大, 工件内部的温度总要滞后于表面和室内的温度变化, 环境温度变化使铸件温度变化的真实值无法确定。

因此, 计算的温度误差补偿值不准确、也不精确, 很难对精加工尺寸进行有效补偿, 加工的尺寸精度偏差较大。

4 制作20℃±2℃标准样件

标准样件的原理:在车间内部搭建一个“恒温室”, 里面放置恒温空调, 将加工的一套转动轴、定子主轴放在其中做20℃±2℃标准样件的测量和尺寸标定, 将标定的尺寸标识在该标准样件上, 再将该标准样件放置在加工现场, 无论标准样件标定尺寸如何变化, 所测量的尺寸值仍然认定为标定尺寸值。标准样件的尺寸作为现场加工件的尺寸依据。将标准件放置在加工现场, 现场加工时依据标准件的尺寸变化补偿温度误差。

这样的做法符合国际上评判温度误差的原则, 也是非恒温条件下解决温度误差对高精度加工尺寸影响的最有效方法。它为保证测量值的统一性、可靠性, 创造了基本条件。

标定件在恒温室中标定尺寸时, 严格按照以下要求执行,

1) 检测环境设定:标定室内温度: (20±2) °C。标定室内温度变化不大于1°C。室内湿度不超过80%RH;

2) 标定前, 被标定轴在恒温室恒温时间不低于48h。被标定轴内、外壁温度差不大于0.5°;

3) 标定时, 通用和专用测量设备、量块组在室内平衡温度时间不小于6h。

4) 铸件和支撑架同时吊运放置在恒温室中。在被测量面上设定标定点, 作为测量位置标记。轴、孔的圆度、圆柱度等将影响测量结果, 标定时特意将标定点位置固定在最小区域内;

5) 测量时, 外径千分尺需使用支撑架以减少重复性误差, 避免人体温度对量具的影响, 防止手温使尺架膨胀引起误差, 测量时应戴隔热效果好的额手套工作, 每次测量读数时手持量具时间应控制在2min之内;

6) 重复性测量的要求, 每一点测量不少于3组、每组不少于3次, 在不能提高测量设备的精度时, 通过增加测量次数也可提高测量精度, 用多次测量结果平均值作为最终结果。根据贝塞尔公式, 计算实验标准差, 按粗大误差原则对读数偏离均值大于3倍标准差的测量结剔除予以去除。

7) 按照上述要求进行测量, 测量完成后将测量数据整理记录, 利用Minitab软件进行正态能力统计分析, 并进行过程能力分析, 如图3所示。

测量结果计算:测量结果=所选标准的实际值 (对零时所选标准修正后式值) +微差值。例如, 已知:标准轴标定尺寸710.14mm, 千分尺在标准轴上测量的尺寸为3.18、千分尺在被测轴测量读数为3.16mm。成品轴实际测量结果=710.14+ (3.16-3.18) =710.12mm。

5 结语

通过有效利用温度变化对较窄尺寸公差的影响, 使得在恒温厂房里进行加工和控制的精密零件也可以在非恒温厂房里进行生产, 这不仅大大减少了恒温厂房的建设及相关生产成本, 更降低了精密零件的生产门槛, 使一些中小企业能参与到精密零件的加工中来, 提高了制造业的整体技术水平。

摘要：通过对高精度中空轴类零件的尺寸研究, 结合实际非恒温加工条件, 制作20℃±2℃标准样件, 提出了非恒温条件下加工中空轴类零件IT6级尺寸精度的方法。

关键词：高精度中空轴,非恒温条件,IT6级尺寸精度,标准样件

浅析机械加工尺寸的预测控制篇2

保证零件加工尺寸精度的途径主要有两条:一条是提高加工设备的精度和自动化程度, 另一条是在加工过程中对加工尺寸进行检测和控制。前者成本较高, 且并不能完全消除导致不合格品产生的因素。理论和实践都表明, 后一条途径是比较经济和有效的, 因而受到人们普遍的重视和采用。统计质量控制是其中应用最为广泛的一种方法, 它主要利用控制图来对加工过程的变化情况进行分析和调整, 但其不足之处是所实施的调控不够及时, 往往要以一定数量不合格品的积累作为基础。为了防止不合格品的产生, 人们正积极探索其它更有效的方法, 如在主动测量的基础上对机床进行反馈补偿控制及采用卡尔曼滤波法对加工尺寸进行预测控制等, 但这些方法中有的应用场合受到局限, 有的没有充分考虑加工系统的工艺能力随加工进行而发生变化的情况。

实际上在机械加工过程中, 影响加工尺寸精度的因素中既有随机性因素, 也有系统性因素, 而目往往有些系统性因素是与随机性因素匀_相关联的。如刀具的磨损将引起具有时变性质的系统性误差, 而且.由于刀具磨损的加剧, 将导致切削条件恶化, 振动加剧, 使随机性误差也随之增大, 因而使得系统工艺能力降低, 出现不合格品的概率增加。随着加工过程的进行, 不但加工尺寸的均值呈现趋向性变化, 而且其分布散度也呈现趋向性变化。因此, 在对加工尺寸进行预测控制时, 必须同时考虑这两种趋向性变化, 将加工尺寸预测与工艺能力预测结合起来, 才能获得更有效的控制策略, 提高零件的加工质量。

二、加工尺寸的预测

将通过在线测量获得的加工尺寸数据序列作为一个时间序列, 采用适当的在线建模方法可以建立起相应的自回归滑动平均模型:

式中φ1——自回归参数;θ1——滑动平均参数;n——模型阶次;αt——残差, 代表在t时刻进入系统的随机冲击或干扰, 服从N分布。在此模型基础上, 利用沃尔得分解定理, 可得到在t时刻对t+l时刻的加工尺寸的最小均方误差预测、预测误差et (l) 及其方差Var[et (l) ]分别为

式中Gi——格林函数, 反映系统对以前的冲击或干扰αt的记忆程度, 可由所建ARMA (n, n-1) 模型的参数φi、θi求得, 且G0≡1。

将式 (1) 和 (2) 结合起来, 可同时实现加工尺寸数据序列{xt}的建模和预测。采用ARMA (4, 3) 模型对所示实验数据 (细实线) 进行超前一步 (即l=1) 预测的数据序列的图线, 图中光滑的粗、细实线分别是和{xt+1 (l) }的多项式拟合曲线。显然, 预测结果与实验数据吻合得很好, 说明采用ARMA模型对加工尺寸数据序列进行建模和预测是有效的。

三、系统工艺能力的预测

系统工艺能力是指系统加工过程中保证加工质量的实际加工能力, 常用工艺能力指数Cp来描述:

式中T——零件尺寸公差;σ——加工尺寸分布的标准差。

为了在t时刻预测系统在t+1时刻的瞬时工艺能力指数, 必须首先预测出在t+1时刻加工尺寸分布的标准差。根据式 (3) 、 (4) , 在t时刻超前一步预测误差及其方差分别为

显然, 残差αt的均方差σα也同时反映了的分布情况, 即在t+1时刻加工尺寸的分

布情况。加工尺寸的分布散度具有趋向性变化, 采用常规方法求取的σα不能反映这种变化, 因而也不能用来准确预测系统在t+1时刻的瞬时工艺能力。为此, 本文利用最新r个残差数据, 采用滑动平均滤波的方法来预测在t+1时刻加工尺寸分布的标准差,

式中, 最新残差数据个数r可视具体情况取值。

根据式 (6) 、 (7) , 在给定公差T的条件下, 所示加工尺寸数据序列所作的超前一步系统工艺能力指数预测。可见, 随着加工的进行, 系统的工艺能力指数逐渐减小, 因而出现不合格品的概率逐渐增加。

此外, 由于加工过程中某些系统性时变因素的影响, 使得加工尺寸的均值常常偏离公差带中心, 因此仅用工艺能力指数Cp还不能充分反映系统实际保证加工质量的能力, 还应在Cp的基础上结合单边工艺能力指数Cpk来共同描述系统的工艺能力。在t时刻对系统在t+1时刻的单边工艺能力指数的预测可表达成。这样便将系统的实际加工情况与零件的加工精度要求紧密地联系起来, 为进一步实现反馈补偿控制奠定了基础。

此外, 在有些加工过程中, 刀具磨损是影响加工尺寸精度的主要因素。对于这样的加工过程, 有时刀具并未因磨损而达到切削意义上的寿命, 但却因刀具磨损而使系统工艺能力不足, 表明刀具已达到精度意义上的寿命, 这时也应及时发出换刀控制信号;有时虽然预测的系统工艺能力足够, 但因刀具磨损而使预测的加工尺寸分布标准差超过某一依据实验或经验所预定的极限值, 这表明刀具已剧烈磨损, 继续加工会有打刀危险, 因此从刀具使用寿命和防止故障的角度考虑, 同样应及时发出换刀控制信号。可见, 通过将加工尺寸预测和系统工艺能力预测结合起来, 还可为刀具寿命管理提供更合理的依据。

根据上述反馈补偿控制原理, 在计算机上对所示实验数据进行在线建模、预测和反馈补偿控制仿真的结果示于图, 其中细实线为原始实验数据;粗实线为预测值的多项式拟合曲线, 曲线上的阶跃变化是由补偿控制引起的, 阶跃变化量即为补偿量;正态分布曲线表明在t时刻超前一步预测的尺寸分布情况;上、下两条虚线代表上、下公差限或控制限。反馈补偿控制的效果是非常明显的, 被加工零件尺寸基本上都被控制在公差带内, 且分布在公差带中心附近, 显著地提高了零件加工质量, 并为零件的互换性装配创造了良好的条件。

四、结论

1、采用时间序列分析的方法将加工尺寸预测和系统工艺能力预测结合起来, 可以更准确地反映和预测系统加工过程的状况及其保证零件加工质量的能力, 为进一步实施反馈补偿控制奠定基础, 同时也为某些加工过程中的刀具寿命管理提供更合理的依据。

2、本文所提出的反馈补偿控制策略便于实施, 且可在很大程度上改善加工尺寸的分布状况, 有效地防止不合格品的产生, 可应用于数控机床或自动化生产线上。

摘要：在机械加工的过程中, 将其工艺能力与加工尺寸预测结合起来, 提出对加工尺寸进行反馈补偿控制的原理和方法, 并在加工实验的基础上利用计算机进行了仿真研究。

关键词：机械加工尺寸,预测,工艺能力

参考文献

[1]刘文彦等编:《现代测试系统》, 国防科技大学出版社, 1995年。

曲轴机加工尺寸分析与工艺控制篇3

曲轴结构复杂、刚性差,是发动机中难加工的零件之一。在当今所用发动机曲轴中,曲轴轴颈圆角一般采用高频淬火方式,特别是连杆颈是曲轴的薄弱部位。为了提高抗疲劳强度,在曲轴加工工艺中采高频淬火(特别是主轴颈和连杆颈的R部位)可提高表面硬度,但淬火硬度过高,会造成淬火裂纹(以42CrMo材料来说,淬火硬度一般在HRC58～63),同时淬火后的轴向尺寸比车、铣时的轴向尺寸变长0.1～0.2mm,因此在车主轴颈和铣连杆颈过程中,应进行工艺尺寸基准的选择和公差控制,以保证成品能够满足零件图中对长度尺寸的技术要求。

曲轴连杆颈的角度(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ连杆相对Ⅰ连杆的角度大端销孔相对Ⅰ连杆的角度)和平行度(0.02mm/100mm)在线无法直接测量;由于受定位因素的影响,本身技术要求又高,同时工装、夹具的误差直接影响到连杆颈位置度和平行度的质量。本文根据工厂实际的设备,采用数控磨床磨主轴颈和连杆颈来保证角度、平行度及偏心距。另外采用换定位块来调整偏心距,以达到一台设备可以磨几种产品,在保证质量的前提下,既降低成本又大大提高生产效率,对指导生产具有现实意义。

2 曲轴加工的工艺路线

以无锡凯马KD488曲轴4缸发动机曲轴为例(如图1)来阐述曲轴加工工艺路线(材料:42CrMo)。具体如下:铣两端面钻中心孔→粗车大端外圆、端面(此时注意曲轴的分中尺寸)→车扇板外圆→粗车小头→粗车主轴颈→精车主轴颈→铣Ⅰ、Ⅳ连杆颈→铣Ⅱ、Ⅲ连杆颈(数控铣床)→钻斜油孔→斜油孔倒角及研磨→淬火前探伤→淬火前打毛刺清洗→高频淬火→低温回火→检查跳动→探伤→精车大端外圆、端面、修中心孔→精车小头外圆、端面→钻小头孔及攻丝→加工大端销孔及螺纹孔(加工中心)→精磨主轴颈→精磨连杆颈→铣键槽→动平衡→精磨大头→精磨小头→精磨锥度→成品探伤→油孔抛光→砂带抛光→成品检验→清洗+烘干→浸油清洗涂防锈油→包装入库。

3 曲轴连杆颈角度的工艺控制

一般发动机曲轴连杆颈角度为±0.15mm。影响连杆颈角度因素有:(1)连杆颈外圆尺寸;(2)头尾架定位块的平行度。在实际加工过程中,连杆颈外圆尺寸由外圆测量仪控制,如果尺寸超差,重新调整参数就可以了。特别难控制的就是连杆颈的角度。控制连杆颈的角度的步骤:首先,检查定位块圆弧加工的表面粗糙度。然后把定位块装在数控磨床头尾架的工装上,把红丹粉薄薄地抹一层在定位块圆弧面上,用标棒去合,吃在标棒上的红丹粉至少达到50%,如果达不到就调整定位块重新再合,反复多次直到达到要求为止。最后,把标棒装夹在工装上,用带座的百分表检测标棒的上母线和侧母线,要求头尾架差值在0.02mm以内(见图2、3),在保证偏心距的前提下,调整定位块的方法:(1)调整上母线,用带座的千分表打头尾架的标棒上母线,看头尾架的值,如果头架低就用铜皮垫定位块的底面,然后又打表。(2)调整侧母线,用带座的千分表打头尾架的标棒,如果头架低就用铜皮垫定位块的侧面,然后又打表,最后保证头尾架上标棒的上母线、侧母线差值在0.02mm以内。

用废曲轴加工完后,在检验平板上用V型块架Ⅰ、Ⅴ主轴颈,用带座的百分表检查两主轴颈是否水平(见图4),再算Ⅰ主轴颈与连杆颈的差值来找平Ⅰ连杆颈(见图5),如两者差2mm,打表时在Ⅰ主轴颈上多压2mm,Ⅰ连杆颈上百分表指针对零;或者用2mm辅助垫块,这时百分表指针在Ⅰ主轴颈和Ⅰ连杆颈同时指到零位。最后用百分表推Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ连杆颈外圆上表面,算出与Ⅰ连杆颈的差值记录下来,然后再把曲轴翻转180°,重新找平推表算出其差值,两差值之和除以2是否在±0.15mm以内(见图6),如果不在,则重新调整工装、夹具,直到达到要求为止。

4 曲轴连杆颈平行度工艺控制

在曲轴加工过程中,有一个对连杆颈平行度的尺寸要求(0.02mm/100mm),它的评价基准是曲轴第Ⅰ和第Ⅴ档主轴的中心线。在KD488发动机中曲轴连杆颈平行度为(0.02mm/100mm),即在100mm长以内,只允许有0.02mm的锥度。连杆颈的平行度与曲轴的连杆颈磨削工艺密切相关,不同的磨削工艺对产生连杆颈平行度有不同的影响。下面以采用偏心夹具曲轴磨削连杆颈工艺为例(见图2、3),对连杆颈平行度和工艺控制进行分析研究。曲轴连杆颈平行度测量时:用三座标仪先测量第Ⅰ和第Ⅴ主轴颈的外圆,计算出第Ⅰ和第Ⅴ主轴颈中心连线是否水平(见图4),作为评价连杆颈平行度的基准,然后用带座的千分表测连杆颈开档左右两端(取两点)的值(R部分除外),看差值是多少(取连杆颈开档长度20mm),那么平行度只能在0.004mm以内(见图4、5、7)。采用偏心夹具磨削连杆颈产生的连杆颈平行度偏差,其实质是磨削时2个定位块定Ⅰ、Ⅴ主轴颈相对位置发生了偏差。

从以上分析可以看出:连杆颈角度(俗称扭度)和连杆颈平行度产生的原因都跟定位块有直接关系,所以在制造工装、夹具时,一定要按技术要求要求加工,否则就很难保证产品的形状、位置度误差。

5 曲轴长度尺寸工艺控制

5.1 曲轴加工轴向长度尺寸的基准的选择

曲轴加工第一道工序铣两端面打中心孔时,轴向长度毛基准选在第三主轴颈中部(即分中尺寸),利用工装定位第Ⅲ主轴颈平衡块两侧面。因为经过计算和实际测量对比,轴类零件选择第Ⅲ主轴颈作为铣削两端面的尺寸基准,可使得两端的切削余量最均匀,同时也为后面做动平衡工序打下基础,如果分中不准确,动平衡超差,发动机在工作中抖动很大。另外,从粗车小头到铣连杆颈工序都是以大头端面(法兰盘端面)为定位(加工)基准;而精磨工序是以第Ⅴ主轴颈止推面(见图8)为测量基准,由此实现了曲轴加工工艺基准、设计基准与装配基准的统一。

5.2 曲轴淬火后对长度尺寸的影响

发动机曲轴主轴颈和连杆颈要高频淬火(以KD488为例),来增强曲轴的耐磨性和抗冲击能力,提高曲轴轴颈抗疲劳强度,但淬火后轴向尺寸变长0.1～0.2mm,而且变长的增量不一致,以Ⅴ第主轴颈止推面(靠小头方向)为测量基准,到第Ⅳ连杆颈止推面尺寸变长几丝,以此内推变长十几丝、二十丝。

5.3 加工中曲轴轴向尺寸余量的控制

以KD488曲轴加工尺寸为例,第Ⅴ主轴颈止推面(见图8)至第Ⅳ连杆颈止推面零件图尺寸(磨削尺寸)为19±0.05mm,至第Ⅲ连杆颈止推面尺寸为113±0.05mm,至第Ⅱ连杆颈止推面尺寸为207±0.05mm,至第Ⅰ连杆颈止推面尺寸为301±0.1mm;第Ⅴ主轴颈止推面(靠小头方向)至第Ⅳ主轴颈止推面零件图尺寸(磨削尺寸)为66±0.05mm,至第Ⅲ主轴颈止推面尺寸为160±0.05mm,至第Ⅱ主轴颈止推面尺寸为254±0.05mm,至第Ⅰ主轴颈止推面尺寸为348±0.1mm。精磨的磨削余量一般留0.2mm,根据淬火后轴向尺寸变化的情况,在实际编制工艺中,有意将该工序的轴向尺寸缩短几丝、十几丝,以保证精磨后达图纸要求。如图8所示,精磨之前尺寸理论上应该为19.2±0.05mm,由于淬火轴向尺寸的变化,而实际尺寸为19.15±0.05mm左右,以此类推,变化大的在精磨之前轴向尺寸反而越小。

6 小结

本文结合工厂具体的KD488曲轴加工工艺。分析了用偏心夹具加工曲轴时连杆颈角度和平行度产生因素,由于高频淬火导致轴向尺寸变化,在加工中应控制轴向尺寸,以及正确测量连杆颈角度和平行度。

摘要：分析了曲轴机加工工艺中连杆颈的平行度和角度产生的原因,提出了在线间接测量连杆角度的方法,直接测量连杆颈平行度的方法,淬火对曲轴轴向尺寸的变化及影响方面进行了工艺分析。

关键词：曲轴,机加工工艺,平行度,角度

参考文献

[1]杨黎明.机床夹具设计手册[M].北京:国防工业出版社,1996.

[2]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2004.

非尺寸加工篇4

工艺系统中的各组成部分, 包括机床、刀具、夹具的制造误差、安装误差、使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。也就是说, 在加工过程中工艺系统会产生各种误差, 从而改变刀具和工件在切削运动过程中的相互位置关系而影响零件的加工精度。这些误差与工艺系统本身的结构状态和切削过程有关, 产生加工误差的主要因素有:

1 加工原理误差

加工原理误差是由于采用了近似的加工运动方式或者近似的刀具轮廓而产生的误差, 因在加工原理上存在误差, 故称加工原理误差。只要原理误差在允许范围内, 这种加工方式仍是可行的。

2 机床的几何误差

机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损, 都直接影响工件的加工精度。其中主要是机床主轴回转运动、机床导轨直线运动和机床传动链的误差。

3 刀具的制造误差及弹性变形

我们很多人都有这样的经历, 就是在前一刀车削了几毫米切深以后, 发现离想要的尺寸还差几丝或者十几丝时, 再按计划进行下一刀切削时, 发现多切了很多, 尺寸可能超差了。那么这样的情况我们认真分析过其中的原因吗?有人说, 这可能是因为机床间隙比较大所致, 而在同一进刀方向上是不会受间隙影响的, 其真正原因就是弹性形变和弹性恢复。

弹性形变表现在刀具、机床丝杠副、刀架、加工零件本身等对象的形变, 使刀具相对工件出现后退, 阻力减小时形变恢复又会出现过切, 使工件报废。产生形变的最终原因是这些对象的强度不足和切削力太大。

弹性形变会直接影响零件加工尺寸精度, 有时还会影响几何精度 (如零件变形时容易产生锥度, 因为远离卡盘的位置形变幅度越大) , 刀具的强度不足, 我们可以设法提高, 有时机床和零件本身的强度, 我们是没法选择或改变的, 所以我们只能从减小切削力方面着手, 来设法克服弹性形变, 切深越小、刀具越锋利、工件材料硬度较低、走刀速度减小等都会减小实际切削阻力, 都会减轻弹性形变。

所以为了保证工件的尺寸精度, 我们往往把精加工、半精加工和粗加工分开, 也就是说把弹性形变大的和弹性形变小的不同工序分开进行 (粗加工时追求效率基本不追求精度, 刀具需要偏钝, 侧重强度, 精加工时切削量很小, 追求精度, 刀具侧重锋利, 减小切削阻力) , 在对刀试切时, 就按照不同工序实际加工时的切深进行试切, 确保试切时和实际加工时阻力和弹性形变幅度大致相当, 确保数控机床坐标系建立准确, 确保普通机床进刀准确;然后在精加工时尽可能采用比较锋利的刀具, 最大程度减小切削抗力、减小形变。

刀具的制造误差、安装误差以及使用中的磨损, 都影响工件的加工精度。刀具在切削过程中, 切削刃、刀面与工件、切屑产生强烈摩擦, 使刀具磨损。当刀具磨损达到一定值时, 工件的表面粗糙度值增大, 切屑颜色和形状发生变化, 并伴有振动。刀具磨损将直接影响切削生产率、加工质量和成本。

4 夹具误差

夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等, 这些误差主要与夹具的制造和装配精度有关。

4.1 基准不重合误差

当定位基准与工序基准不重合时而造成的加工误差, 称为基准不重合误差, 其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差。

4.2 基准位移误差

工件在夹具中定位时, 由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响, 导致定位基准与限位基准不能重合, 从而使各个工件的位置不一致, 给加工尺寸造成误差, 这个误差称为基准位移误差。

5 转速对加工的影响

正常情况下, 大家知道, 转速越高, 切削的效率越高, 效率就是利润, 所以, 我们要在条件允许的情况下, 运行尽可能高的转速进行切削。但转速、工件直径确定切削线速度, 线速度受工件硬度、强度、塑性、含碳量、含难切削合金量和刀具的硬度及几何性能等因素制约, 所以要在线速度限制下选择尽可能高的转速。另外转速高低选择要根据不同材质的刀具确定, 例如高速钢加工钢件时, 转速较低时粗糙度较好, 而硬质合金刀具则转速较高时, 粗糙度较好。再者, 在加工细长轴或薄壁件时, 要注意将转速调整避开零件共振区, 防止产生振纹影响表面粗糙度。

6 切削要素对表面粗糙度的影响

我们知道工件材质较硬时, 加工后工件表面粗糙度较好, 另外当工件材料的可塑性和延展性越高时 (如铜材、铝材) , 就需要刀具越锋利才能加工出比较好的表面粗糙度, 灰铸铁加工相对于钢件加工来说, 因为成份复杂, 含杂质程度高, 就需要刀具硬度较高。有些延展性较高强度又较高的合金材料, 就需要锋利却又能保证强度的刀具, 所以就比较难加工 (如不锈钢、镍基耐热合金、钛合金等) 。

除了材料对刀具提出要求以外, 切削要素对表面粗糙度也会产生影响, 当精加工切深太小, 甚至比刀具刃厚还小时, 刀刃已不能实现正常切削, 所以产生挤压, 也就会出现很差的表面粗糙度。当切深太大, 甚至使刀具产生弯曲时, 这时工件材料是被撕裂下来的, 所以在工件上会留下很多丝状铁屑残留和较明显的纹路。走刀速度对工件表面粗糙度的影响也是相当明显的, 当走刀速度加快或刀具副偏角不恰当时, 会使走刀纹路高度加大, 也就使表面粗糙度变差。

刀具不是很锋利的情况下, 切深太小, 甚至比刀刃厚度还小时, 已经不是正常的切削了, 只能属于“刮”或“研”, 所加工工件表面粗糙度会下降, 工件表面出现细微白丝, 好像笼罩一层白雾, 所以要注意控制。

在一般的生产状态下, 车床的精度已经确定, 加工所用的刀具和夹具也已经确定, 操作者的熟练程度也已经确定, 在此种前提下, 要想尽量提高工件的尺寸精度, 笔者认为应该注意以下几个问题。

本文以华中数控操作系统为例说明提高工件尺寸精度的几个问题。要想提高工件的尺寸精度, 二次精加工是不可或缺的, 用设置摩耗和更改尺寸数字即二次精车的方法的基本思路是:数控车床对刀后, 在粗、精车轮廓之前, 把数控装置中粗、精车刀具的磨耗调出来, 把相应的X值或Z值设置成精加工余量即预设磨耗值, 并在数控加工程序中设置工艺性暂停指令, 起动数控车床依次对工件进行轮廓的粗、精加工, 测量工件各部分的尺寸, 减去精车余量后与零件图中的尺寸中值进行比较, 同值变大, 或同值变小, 修改磨耗来解决;大小变化不同值时, 修改加工程序中该部分的尺寸数字, 与此同时, 也可以检查工件的表面粗糙度, 看是否达到要求, 如达不到要求, 修改切削用量如进给量或主轴转速 (或切削速度) , 最后再精车一次, 即二次精车, 从而使工件的尺寸和表面粗糙度都达到图样要求。笔者在长期的实操加工中发现在二次精加工过程中可以通过一些措施来提高工件的尺寸精度。在这里通过一个例子来说明这几条措施。

如图所示, 首先说一下加工工艺:先加工右端, 从右至左一直加工到长度为5mm直径为48mm的轴的位置。凹椭圆先加工左半部分, 掉头后再加工右半部分, 加工右边时, 在半长轴为10mm的椭圆位置加工出直径为38mm长度为15mm的工艺台阶, 这样右端的退刀槽、螺纹、凹椭圆左半部分等全部一次完成, 然后掉头夹住工艺台阶加工左端部分内轮廓、外轮廓及凹椭圆的右半部分, 最后通过一夹一顶把工艺台阶部分加工成图纸要求的形状。

右半部分的加工程序:

一般的加工程序在G71程序段的后面还应该有G00X100 Z100 M05 M00, 在这里笔者把它们去掉了。这几个程序段的作用是粗加工后把刀具移到安全位置、主轴停下来、程序暂停, 然后测量工件的尺寸并且结合精加工余量确定零件的当前实际尺寸与当前理论尺寸相比较, 如果有偏差则在刀偏表的X磨损里进行调整, 最后精加工得到工件的最终尺寸。但笔者在编程的时候把实现粗加工后测量尺寸的几段程序去掉了。那么这样的结果就是在第一次精加工的时候粗加工和精加工连续进行, 那么如果粗加工后精加工预留量与事先设定的数值不一样, 那么工件的最后尺寸不就与图纸尺寸有了很大的偏差吗?一般情况下要想进一步提高工件的尺寸精度, 一般都要进行二次精加工, 即先在X磨损里把磨损值定为1mm (外轮廓) 。那么在理论上如果不考虑各种误差的话在第一次精加工后工件的尺寸比图纸尺寸大1mm, 然后把X磨损值由1mm改为0mm, 进行第二次精加工, 就得到了工件的最后尺寸。

当然第一次精加工后工件的实际尺寸不一定恰好比图纸尺寸大1, 这个时候就看第一次精加工后工件的实际尺寸比图纸尺寸大多少, 大多少就在X磨损值1上减去多少。例如第一次精加工之后工件的实际尺寸比图纸要求尺寸大0.95, 那么把X磨损值调整为1-0.95=0.05mm, 然后第二次精加工, 得到工件的最后尺寸。

采用这种方法与传统的相比有什么优点呢?

传统的二次精加工在粗车之后第一次精加工之前就要测量一下尺寸, 看粗加工之后的尺寸与我们想要的尺寸是否有偏差, 有的话就要调整进行第一次精加工, 进行第二次测量尺寸, 再与我们想要的尺寸相比较, 有偏差的话进行第二次调整X磨损值, 最后进行第二次精加工, 得到最后的尺寸。看起来经过两次的测量、调整加工出来的工件的尺寸精度应该比较高, 但是这里面也有不足之处:首先, 我们第一次测量是在粗加工之后进行的, 而粗加工之后工件的表面粗糙度比较大, 在此种情况之下我们测量, 工件表面的粗糙度会影响我们的测量结果, 导致我们的测量结果存在比较大的误差, 第一次精加工之后工件的表面粗糙度变小了, 但我们测量读数的时候由于各方面因素的影响也会存在一些误差。这样两次误差累加形成的综合误差就比较大。而采用笔者所介绍的这种方法只需要测量一次, 并且是在精加工之后进行的, 测量受工件表面粗糙度的影响比较小, 并且不象传统方法有累加误差, 所以这种方法可以提高工件的尺寸精度, 还可以提高生产效率。

在实际加工过程中我们第二次精加工之前所加工的尺寸可能不止一个, 并且这几个尺寸与理想尺寸的偏差可能不是一致的。比如在上述例子中在第一次精加工完右端后我们要测量几个需要控制精度的尺寸。凹椭圆两边直径为48mm的轴及凹椭圆右边直径为40mm的工艺台阶轴、加工螺纹的光轴, 假设它们的尺寸分别49.05mm、40.96mm、39.10mm、24.86mm, 那么我们在调整X磨损值的时候应该保证让最多的尺寸在图纸要求的公差范围之内, 比如我们把X磨损值由1mm调整为0mm, 那么尺寸符合要求, 如果还有不符合要求的, 这时候我们可以在程序中通过修改程序数值的方法进行调整。以达到提高工件尺寸精度的目的。

摘要：本文围绕、弹性变形、精加工及刀具等要素对加工产生的影响, 论述了如何保证加工零件的尺寸精度的方法。

关键词：加工误差,弹性形变,弹性恢复,二次精加工

参考文献

[1]罗红.切削要素与尺寸控制.

非尺寸加工篇5

天然气汽车气瓶是汽车燃料供给的重要环节,用于盛装永久性气体或高压天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG———压缩天然气,外形如图1所示)。CNG钢瓶口是连接安全阀的关键部位,接口的密封性是高压天然气瓶生产中首要考虑的技术因素,其机加工技术成为制约压力容器发展的关键因素[1]。

传统的CNG瓶口螺纹都是在C6140机床或改装机床上进行端面、锥孔螺纹的车削加工。但由于CNG钢瓶弯曲误差或结构不对称,将产生转动惯量大、加工安全系数低、加工易发生振动等问题[2]。同时螺纹采用丝锥攻丝的方法,丝锥在切入工件的过程中,抗力越来越大,切削热量大,最终导致伤牙、乱扣、断丝锥,螺纹孔表面粗糙度值较高,尺寸精度难以达到设计要求。若采用卧式加工中心旋风铣削锥孔螺纹及端面,则因大尺寸工件的装夹问题而需改动设备,费用高,机床占地面积大。针对上述问题,研究CNG气瓶瓶口加工关键技术———在卧式数控机床基础上,增加旋风车削装置、移置式刀架、雾化冷却系统。兼顾了车床和加工中心的优点,开发设备投入少,占地面积小,解决了大直径、大尺寸的气瓶加工难题。

2 旋风车削技术

旋风车削加工钢瓶螺纹孔,如图2所示,其基本原理为:工件装夹定位静止不动,刀盘在工作头的带动下高速旋转的同时实现轴向和径向进给,安装在刀盘上的成形刀和螺纹刀,借助于刀盘旋转中心与工件中心的偏心量e来完成渐进式的高速车削。

切削速度得到很大提高后,切削形式由丝锥攻丝变为旋风车削,加工效果和原来对比如图3和图4所示。高速切削的过程中刀刃与工件接触时间极短,未进入切削区的切削刃能得到充分冷却,刀具温升幅度、工件变形都会很小,既提高了切削速度和表面加工质量,又更好地保护了刀具,提高了刀具的使用寿命。结合项目实践证明,减少每次切削量,增加径向进刀次数,提高切削速度,既可以保证加工效率,又使螺纹的表面质量得到了很大的提高。

根据金属旋风切削理论[3],车削表面质量受切削速度、切削厚度、进给速度、切削温度等综合因素的影响,而切削温度的因素又和刀具材料、导热性能、散热性等因素有关。在刀具材料和机床许可的情况下,尽可能提高切削速度对加工表面质量和刀具的寿命都是有利的。

旋风车削过程中,CNG钢瓶静止,刀盘头做高速旋转,同时径向缓慢进给,将受到不平衡的离心惯性力的作用(此力为典型简谐激振力),尤其切削速度高和镜像进给较大时离心惯性力将引起机床系统受迫振动,从而带动刀具产生持续的等幅振动,使加工表面产生振纹。进而影响CNG瓶口螺纹和端面的加工质量。振动体(旋风刀盘头)的运动方程式为:

方程的特解为:

式中:M为旋风刀盘质量,C是其等效粘性阻尼系数,A为振幅,F为等效粘性阻尼比,λ为频率比。从公式中可以看出,当旋风刀盘头转动速度ω增大时,λ增大,通过振幅A对λ求导得出A明显增大。故由旋风车削过高的切削速度造成的受迫振动同样影响CNG瓶口加工质量和刀具的寿命。

3 移置式换刀技术

CNG钢瓶口多工序旋风车削总体布局方案如图5所示,以CNG钢瓶7瓶肩定位,瓶体后部由液压系统驱动夹块5抱紧,加工中钢瓶静止不动。工作头带动刀盘高速旋转,工作头通过伺服电机1、2、3驱动,实现轴向、径向进给。两个独立工作头4和5带动刀盘加工瓶口螺纹多种工序:工作头4上的成形刀加工瓶口端面和外圆,工作头5上的螺纹刀高速钻孔、镗削锥度孔、旋风车削螺纹孔,通过伺服电机驱动移置式工作头,快速切换工序,大量地节省了换刀时间,提高了换刀的可靠性。配合电气和液压系统,实现自动地上下料及工件的定位夹紧,避免了在这些工序操作中因人为因素而产生的机械加工误差。旋风车削过程中,从喷嘴喷冷却液,充分地冷却刀具,大大降低了刀具的损耗,提高了螺纹美观度和光洁度。

CNG钢瓶在加工中心加工时,为避免在加工程序对刀时刀具换刀碰到工件,换刀点一般设在远离工件的位置。然而,转塔刀架选刀编程中为方便起见,都将换刀点固定,即所有工序换刀都设在唯一换刀点。这种换刀方式会造成进退刀路径增加、转折点增多,从而导致换刀时间延长。统计分析加工中心转塔刀架换刀和新开发移植式刀架换刀用时如表1所示,其中括号内为转塔刀架耗时时间。

根据表1统计对比可知:转塔刀架换刀耗时较多,并且进退刀停顿定位次数多;而数控移置式换刀方式中,每个成形刀分布在独立的工作头上,主轴快速移动,移动路线选择自由,可以有效地降低非切削时间的切削准备时间,提高了加工效率。转塔刀架要求控制编程复杂,换刀系统稳定性不如移置式刀架。

4 雾化冷却润滑切削技术

切削加工过程中,冷却润滑的方式对刀具耐用度、切削效率及加工精度等的提高有很大影响。传统的丝锥切削加工属于强力发热量大的加工,如图所示,需要使用大量切削液浇注在切削区,以起到冷却、润滑、清洗、排屑等作用。但是气瓶口加工中产生大量冷却液灌入容器,并且高热的固体金属遇切削液的急冷作用会急速冷化产生淬火效应,使刀具变硬及变得易碎,影响刀具寿命。

雾化冷却润滑切削技术[4,5]是利用雾滴汽化来进行散热冷却的,就是把微量液体混入压力气流中,形成雾状的气液两相流体,通过喷雾产生射流,喷射到切削区,使工件和刀具得到充分冷却和润滑。雾化冷却刀具效果见图7,雾化冷却装置原理见图8所示,喷雾的实现方式一般是切削液在高压气体的作用下形成雾状的气雾混合体,经过收缩喷嘴以高速喷向加工区域。当产生毫、微米级气雾时,使得雾化冷却液能更容易进入到切削区域,润滑冷却效果更明显。

5 结论

(1)本文提出旋风车削、数控移置式刀架、雾化冷却等CNG钢瓶口数控加工关键技术,突破了现有传统CNG钢瓶口加工技术难题。这些技术与机械传动系统和数控系统相结合,实现了工件静止不动,刀具既作旋转运动又作轴向、径向运动的旋风车削技术,解决了大型工件不宜转动的加工困难,获得了理想的切削加工速度,从而提高了加工效率,提高了钢瓶口加工质量,充分保护了刀具寿命。

(2)CNG钢瓶口机加工采用的旋风切削、移置式刀架及雾化冷却系统等关键技术可推广到不规则体工件、大型工件等不适合工件旋转的车削加工,本文研究的重点是CNG刚瓶口切削方式、切削效率和刀具冷却等解决方法,下一步将对切削参数对CNG钢瓶口加工质量的影响、刀具冷却和寿命等问题进行重点研究。

参考文献

[1]彭红涛.天然气汽车发展中存在的问题及对策研究[J].煤气与热力,2006,26(3):26-28.

[2]廖萍等,周一丹,等.大尺寸钢管端部螺纹加工专用数控机床[J].机械设计与研究,2005,21(4):106-108.

[3]谭立新.旋风铣削加工质量分析[J].新技术新工艺,2002(3):15-17.

[4]艾兴.高速切削加工技术[M].北京:国防工业出版社,2003.

非尺寸加工篇6

一、误差产生的原因

一般情况下, 切削加工所产生误差的原因是多向的, 有可能是螺纹的距离精度较差; 也有可能是端面的不平整度; 还可能是圆柱度与圆的跳动过大。这些细微的因素都直接与整个切削工作的质量产生了直接的联系。加工误差的具体原因, 主要包括以下方面。

1. 计量产生的误差

在切削作业的过程中, 计量产生的误差主要来源于图样的视觉错误、尺寸的计算错误、间隙刻度的操作错误等。除此之外, 切削量具的不恰当使用或者校准差错等也会造成加工的误差。

比如, 游标卡尺在使用时会因为螺丝钉的松弛而产生测量误差, 导致机械计算和切削操作时受到错误数据的影响, 使加工物体出现质量上的问题。再比如, 使用千分尺时, 手的力度不稳定, 导致千分尺产生了晃动, 造成测量数字的不准确, 形成影响工件质量的计量误差。

2. 加工系统刚性不足

在进行切削作业时, 加工系统自身的刚性也会导致误差的产生。在通常情况下, 加工系统自身的刚性主要包括三个部分: 刀具、机床还有工件, 其中, 最为影响加工精确度的是机床的切削力度和转速, 但工件与刀具不合标准同样会造成操作误差。在对易变形的物体进行切削操作时, 加工系统的刚性不足使误差发生的概率变大。

3. 刀具导致的误差

刀具造成的加工物体误差可以分为两个方面, 第一即角度的误差, 第二是刀具过度磨损形成的误差。首先, 从刀具的角度误差看, 刀具在进行切割时, 角度发生偏移会给加工的物体产生极大的影响。这主要表现在工件的材料具备可塑性, 切割时角度如果发生偏移, 就会造成刀具刃口宽度及本身形状的变形, 使得加工物体的表面变得粗糙。其次, 刀具角度的偏差必然导致刃口的受热面积发生变化, 直接影响到了工件的散热能力。此外, 刀具过度的磨损使刀具本身的精细程度发生变化, 导致加工零件表面的形状、尺寸也随之改变, 形成了误差。

4. 热变形

加工进行时, 整个工艺系统持续不断地工作产生的热能量, 使加工物体受到作用时发生变形。在实际的操作中, 各热源会相互作用, 这时刀具与工件的内部准确性和稳定性都会受到一定程度的破坏。当物体发生形状的改变时, 就会造成加工误差。

5. 残余应力

残余应力的影响也是切削加工产生误差的一个重要因素, 这主要表现在物体加工时, 切削力和切削热会发生相互作用, 导致物体的内部金属组织产生了不均匀的变化。物体本身的应力不能集中, 就不能形成稳定的加工状态, 误差也就因此产生了。同样, 在常湿状态下, 加工物体内部也会发生相应的改变, 这样设计工件的精度就在残余应力的作用下不断下降, 使得加工物件的误差更加严重。

除此之外, 机床在自身精度上的误差也会造成加工物件的误差, 而机床精度误差的形成因素也是多元的, 比如传动链误差、导向导轨误差、回转主轴误差等, 这些因素都直接影响到了切削加工物件的精度和质量。

二、控制误差的策略

1. 规范操作

工作人员在进行切削作业时, 一定要注意规范自身的操作, 尤其在进行加工物件的测量和数据计算时, 工作人员要做到认真细致, 绝不能大意马虎。首先, 要看清图样并仔细观察, 避免发生视觉上的计量误差。其次, 要用科学的方式对图样尺寸以及相关数据进行精确的计算, 避免因计量错误而出现的误差。再者, 还要及时地清除刻盘度数并控制传动的空隙, 保障正确的操作模式。最后, 还要规范切削加工的操作方法, 在工具使用前要先进行校准, 工具的螺钉要保证牢靠, 在阅读尺度数值时还要熟记量点位置, 避免因为操作不当或不注意导致工件误差。

2. 控制刀具的误差

在工件的加工过程中, 要最大化消除误差, 就要延长加工系统及加工设备的使用寿命。一般情况下会将车刀的刀尖设计为圆弧状, 并控制圆弧的半径为0. 4mm至1. 6mm之间, 这样就使得车刀的质量更为牢固。在刀具的角度控制上, 工作人员要有效把握刀具的切力大小、切削深度以及刃口的宽度, 这样才能使刀具在切割时更加的精确。另外, 还应该对刀具刃口的锋利程度进行有效检查, 避免刀具使用变形, 也有效地防范了因为刀具过度磨损而造成的误差。在刀具的刀尖上, 还应该保持适当的强度, 避免工件的散热性能受到影响。为此, 工作人员必须改善加工条件并采取有效方法, 对刀具的误差进行实际控制, 从而保证加工零件的最大精确。

3. 强化加工系统

对于切削操作的加工系统, 需要对其进行优化, 应该从以下几方面入手。

( 1) 要强化加工系统的刚性。在切削加工的过程中, 机床的截面形状、零件结构以及工件尺寸要设计合理, 同时要扩大机床表面的相关接触面积, 并通过对机床的增载负荷以及表面粗糙程度的改善, 确保切削工件的精准无误。

( 2) 对制约加工系统刚性的各大因素进行仔细的分析和处理, 全面地掌握加工系统中刀具、工件以及机床三个要素的关联性。

( 3) 对机床的加工功率进行有效控制, 保障一定程度的切削力。在加工方式上要选择合理的辅助支撑方式, 使之达到切削操作的具体要求, 从而降低误差产生的概率。比如, 在实际的切削工作中, 通过对刀具转移变形的控制, 利用校正和补偿的合理方式进行工件的切削加工, 这样就确保了工件本身的精度, 并提高了工件的可靠性和质量。

4. 保证适宜的温度

在切削加工的过程中, 由于机械的持续不断运作, 导致了热能的上升, 从而使加工的工件受热变形, 引起了误差并造成物体质量上的损坏。同时, 在过低温度下, 也会形成常湿的状态, 使物体内部零件发生变化, 形成不稳定的材料因子, 导致工体的加工失去精准性。因此, 要保证加工物体在切削后的准确程度, 就需要对机床的机械加以改进, 采用冷凝管等器具, 保证切削过程中温度的适宜, 避免物体发生变形。

三、结束语

总而言之, 在进行机件的切削加工时, 要有效减小误差, 就必须对误差的成因进行全面的分析, 并有效掌握切削操作中的影响因素, 结合理论与实践将工件的尺寸严格控制, 规范操作, 从根本上促进加工物件的精准化、无误化。同时, 相关工作人员应该完整掌握切削加工系统知识, 合理地利用加工技巧, 不断提升加工切削的实际质量, 以提升切削加工产品的可靠性。

参考文献

[1]丁汉凤.如何提高切削加工精度及尺寸误差的控制探讨[J].科技与企业, 2013 (12) :326.

[2]李长河, 丁玉成, 卢秉恒.高速切削加工技术发展与关键技术[J].青岛理工大学学报, 2009 (02) :7—16.

[3]郭建亮.用误差补偿法提高细长轴车削加工精度的试验研究[J].工具技术, 2009 (05) :31—33.

非尺寸加工篇7

1 普通螺纹的螺纹底孔直径和深度的确定

在机械制造业中，利用普通丝锥攻螺纹是加工螺纹的一种传统方法，也是攻丝常用的一种加工方法，同时又是一种具有较强技巧性的加工方法。在实际加工中总会遇到螺纹底孔的直径不够大造成加工螺纹烂牙，螺纹底孔深度不够深造成加工螺纹有效长度不够长等等。为了提高劳动生产率，降低生产成本，控制产品质量，对于这些情况有必要对普通螺纹的螺纹底孔的尺寸进行确定。

1.1 螺纹底孔直径的确定

确定螺纹底孔直径的大小，要综合考虑工具材料塑性、螺纹直径大小及钻孔扩张量，并按经验公式计算得出：

对于钢件或塑性较大的材料，底孔直径的计算公式为：

对于铸铁件或脆性较大的材料，底孔直径的计算公式为：

以上两式中:D底———螺纹底孔直径, mm

D———螺纹大径, mm

P———螺距, mm

1.2 螺纹底孔深度的确定

确定螺纹底孔深度，要先了解普通丝锥结构。丝锥结构由工作部分和柄部组成，工作部分由切削部分和校准部分组成，切削部分有锥角，便于切削时切入，但不能切出完整的牙型，故攻不通孔螺纹时，端部通常不能切出完整的牙型。为了能攻出不通孔端部的完整牙型，通常要求钻孔深度要大于螺纹的有效深度。计算螺纹底孔深度的公式为：

式中：H底———螺纹底孔深度，mm, h———螺纹有效长度，mm

D———螺纹大径，mm

2 普通螺纹的收尾、肩距和退刀槽的确定

在机械制造业中，用车削的方法加工螺纹，是目前常用的加工方法。车削螺纹时，车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：主轴带着工件一起转动，主轴的运动经挂轮传到进给箱，由进给箱经变速后(主要是为了获得各种螺距)再传给丝杠，由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架作直线移动。这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的，从而保证了工件和刀具之间严格的运动关系。

对于车削车床丝杠螺距与工件螺距的比值成整倍数的螺纹，由于加工时工件和丝杠都在旋转，提起开合螺母后，至少要等丝杠转过一转，才能重新合上开合螺母，这样当丝杠转过一转时，工件转了整数转，车刀就能进入前一刀车出的螺旋槽内，就不会出现乱扣了。此时再打开开合螺母，采取手动退刀。这种方法退刀快，有利于提高生产率和保持丝杠精度，同时也比较安全。在实际中总会碰到车削螺纹时车刀退不出来的情况，曾至出现乱扣的情况，这就是设计要求的收尾、肩距和退刀槽不够长所造成的。为了提高劳动生产率，降低生产成本，控制产品质量，确定普通螺纹的收尾、肩距和退刀槽的长度是非常有必要的。

在此参照GB/T 3-1997国家标准和加工者车削螺纹经验总结如下：

2.1 普通螺纹的收尾和肩距的确定

在没有结构限制的情况下一般选用：

外螺纹：收尾x=2.5 P

肩距a=3P

内螺纹：收尾X=4P

肩距A=6～5 P

有结构限制的情况下最短长度选用：

外螺纹：收尾x=1.25 P肩距a=2 P

内螺纹：收尾X=2 P肩距A=6～5 P

式中：x——外螺纹收尾长度，mm,

a——外螺纹肩距长度, mm