加工误差分析

加工误差分析（精选11篇）

加工误差分析 篇1

0引言

社会经济的发展和科学技术的进步,有力地推动了我国机械加工技术的发展。工件加工质量是工件的重要组成部分,而其中最为影响工件质量的是加工精度。加工精度影响机械运作,机械工件的正常运转也极大程度的依赖于加工精度。因此,在机械加工企业中尤为重视加工精度的要求和准度,控制误差,减少差错,提高精度。其中在尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度等三个方面都要做到相辅相成,互补为宜。一般来说,尺寸精度越高,几何形状和相互位置的精度也越高。影响机械加工精度的因素主要是人为误差和原始误差两种,人为误差具有不确定性,而原始误差则存在于机械加工工艺的每个环节。想要有效的提高机械加工的精度,就要认真分析加工误差,探寻控制和降低误差的措施。

1提高机械加工精度的重要性

机械加工精度对机械产品的质量有着重要的影响。但是,由于受设备、人员、技术水平等多种因素的影响,我国目前的机械加工精度往往出现不能满足要求的情况,对整个机械产品质量的提高产生不利影响。因此,结合机械加工具体工作,探讨提高机械加工精度的措施,具有重要的现实意义。在实际工作中,根据具体情况,采取有效的对策,通过多种措施来减少、均化、补偿、转移原始误差,或者采用就地加工法。通过综合采取有效对策,实现对误差的有效控制,确保机械加工精度,进而实现提高机械加工产品质量和综合效益的目的。

2影响机械加工精度误差的原因分析

2.1工艺系统集合误差的产生

经过长期的使用,机床产生的磨损就会造成其加工精度的下降,产生生产误差。1主轴回转误差:机床的主轴是零件加工的基准,如果主轴产生误差则会造成零件加工精度受到影响而产生误差;2导轨误差:导轨是用来对零件的相对位置关系进行确定的基础,也是机床整体运动的基础,导轨自身由于生产制造的原因会存在着一定的误差,同时其安装质量也会产生一定的影响,这也是造成机床精度下降的一个主要因素;3传动链误差:传动链两端的传动元件之间会产生一定的误差。

2.2内应力重新分布而引起的误差

内应力指的就是在没有外力作用的情况下存在于机械内部的应力,在机械加工的过程中,如果加工的零件产生内应力,则会使工件金属处于一种不稳定状态,其会产生向上或者向下的转化,这种变化将会导致零件的变形,无法达到要求的精度。内应力的产生原因,一是由于加热引起的,对于零件进行热处理时,零件的厚度不均匀或者是冷却不均等都会使零件产生内应力;二是很多细长形状的零件长轴经过车削加工后,在冷校直的过程中会产生内应力,而造成零件的弯曲。

2.3机床误差

一般来说,机床在制造、安装以及使用的过程中都会出现一定的偏差和错误,但对机床正常运转不会产生影响,这就是机床误差。其中对加工精度影响较大的有两种:一是主轴回转误差,包括其径向圆跳动、轴向窜动和摆动,主要是影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度以及表面粗糙度。二是导轨误差,其产生的主要原因是导轨的制造与安装误差,以及导轨的不均匀磨损。

2.4刀具和夹具的制造误差以及磨损

加工精度的误差程度也会因为不同种类的刀具而有很大的差别,一般类型的普通刀具的制造误差对机械加工精度的影响很小,一般可以忽略。影响机械加工精度的主要因素是定制刀具的尺寸误差,以及成形刀具的误差主要影响零件表面的形状精度。通常来说,夹具在定位时不准确,夹紧时不注意紧度和密集度,安装时有错误等都会影响夹具对零件的加工精度。另外,刀具的磨损会直接影响刀具相对被加工表面的位置;夹具的磨损也会引起零件的定位误差。

2.5调整误差与测量误差

在机械加工过程中,需要不断对工艺系统进行调整,而这些调整工作不可能绝对准确,从而产生调整误差,调整误差对加工精度有着决定性的影响。机械加工过程中,为了调整误差,需要对测量方法和量具精度进行严格规范和要求,综合考虑工件在机械加工过程中可能会出现的问题处理等因素。

3提高机械加工精度的措施

3.1减小原始误差

为了减小机械加工的原始误差,要保证机床的几何精度,以及夹具、量具本身的精度,对于加工系统受到的外力、磨损、热变形、应力变形、测量误差等进行严格的控制,从而实现提高设备精度,减小原始误差的目的。这些方法在机械加工中的应用较为广泛,得到工作人员的普遍关注和重视。通常在机械加工之前,全面分析和查明加工误差的产生原因,并有针对性的采取措施消除或者减小误差。例如,在细长轴加工时,采用反向车削法具有良好效果,能够基本消除和显著减小轴向切削力引起的变形现象。如果再配上弹簧顶尖,能进一步消除和减少热变形引起的热伸长,实现有效控制机械加工精度的目的。

3.2加工过程中对误差进行预防

对影响加工精度的各种原因进行分析之后发现,加大科技投入和研发力度,针对各个环节所造成的误差,提高加工精度,要不断研究创造新工艺、新手段、新方法等。努力提高机床的几何精度和量具、夹具的精度,进一步降低工艺的系统受力、磨损变形以及内应力等方面,所造成的原始误差。误差预防常用的方法有:误差转移法、误差分组法、就地加工法和误差平均法、采用先进工艺和设备法、直接减少原始误差法等。实践与分析证明,精度要求高于某一程度之后,加工精度所花费的成本将成指数增长用误差预防技术来降低。

3.3减少或者转移原始误差提高加工精度

直接减少原始误差的方法有控制工艺系统的受外力而产生变形、受热而产生变形、刀具使用时间过长后的磨损、内应力引起的加工件变形等等,为了提高机械加工精度,需要对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施。另外,还可以通过加强对机床的控制来提高机械加工精确度,做好机床导轨的保养工作、机床的清理工作以及机床的安装和维修工作,都能够提高机械加工精确度。

3.4采取补偿控制技术提高加工的精度

目前,在数控机床上一般采用软件补偿的方式:采用统计测量数据,再精细查找误差,最后控制坐标轴附加的方法。这种软件补偿技术,实现起来较为简单,同时误差数据也能得到及时的修改与调整。误差补偿法主要包括两种方式:一是误差补偿法,即保留固有的原始误差,但在其基础上进行新形式的误差填补,从而覆盖原有的误差,也就是“以形补形”;二是误差抵消法,与误差补偿法不同的是,误差抵消法是将存在的原始误差之间寻找关联点,并将相同或相似部分予以抵消,形成“空白点”,以用于缩小精度误差。采取补偿控制技术,需要根据实际情况,不断加强对补偿控制技术的研究,才能有效的提高机械加工精度。

4机械加工误差补偿实例分析

本实例以华中数控系统螺距误差的补偿方法来研究误差补偿前后的具体效果。(见图1)

数控机床的螺距误差,即丝杠导程的实际值与理论值的偏差,为了控制实际的误差一般数控机床都会采用高精度的滚珠丝杠副,但制造误差只能被缩小到最小程度,误差依然是存在的,因此螺距误差不可避免,只能通过误差补偿的措施进一步降低误差范围。采用螺距误差定期测定与补偿可提高机床的精度,延长机床使用寿命。

具体误差补偿操作如下:

1在开机后进行回零操作。

2在华中数控系统中,依次按参数F3键、输入权限F3键进入下一子菜单,按数控厂家参数F1键,输入数控厂家权限口令,再按参数索引F1键、轴补偿参数F4键,移动光标选择“0轴”后回车进入系统X轴补偿参数界面(0轴对应机床的X轴,1轴对应Y轴,2轴对应Z轴)。将系反向间隙、螺距补偿参数全部设置为零后,按Esc键,再连按两次“Y”保存设置。

3运行测定程序,将步距规实际尺寸P1,P2,…,Pi填入测量程序中,并在上述螺距补偿界面内依次输入偏差值。(偏差值=指令机床坐标值-实际机床坐标值)

4补偿参数输入完成后,按Esc键,再按“Y”键保存输入的参数,按F10键回到主界面,接着退出系统,补偿后的参数立即开始生效。

5实验数据如表1所示。

从实验结果表明,数控机床的螺距误差经补偿后已得到很大改善,这种方法可以有效地补偿机床的螺距误差,可以提高机床的精度,延长机床使用寿命。

5结束语

在机械加工的过程中,影响机械加工精度的因素有很多,为了不断的提高机械加工的精确度,减少机械加工的误差,有必要对各种因素进行科学的分析,掌握不同的因素对于机械加工产生误差的影响,才能够有针对性的采取有效的措施来避免各种不良因素的影响,以此来促进机械加工零误差的目标的实现,促进我国机械制造业的持续发展。

参考文献

[1]黄安乐.浅析机械加工误差产生原因及消除措施[J].中国新技术新产品,2011(22).

[2]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化,2005(09).

[3]李玉平.机械加工误差的分析[J].新余高专学报,2005(02).

[4]谈正秋.机加工误差产生的原因及工艺措施[J].技术与市场,2011(08).

数控加工工艺中的误差分析 篇2

关键词：数控机床 误差分析

数控机床在实际操作中主要是用来制造工件，通常要求其加工的工件要具有极高的加工精度。想要使数控机床自身具有的加工精度有所提高的话，就一定要针对数控加工的每个环节里可能产生的误差进行分析，目的是找到误差出现的根本原因，这样可会避免误差不断地产生，也可以根据分析出来的原因制定相应的措施，一旦有误差出现时随即进行补偿。整个数控加工的工程里面，无论是最初的图纸阶段，还是到最后的产品定型，无论是哪一个环节出现误差都会对最后所得工件的精度造成一定的影响。

下面就对几种经常出现的主要误差进行讨论，探讨误差产生原因以及如何进行改善。

1 实际操作中易出现的误差

1.1 编程误差。这一点误差主要是由数控编程软件的过程中产生，属于一种插补误差，在使用数控机床来对零件进行加工时，由于数控装置之间具有互不相同的插补功能，所以与零件轮廓互相逼近的时候，都是选择直线的方式来进行，有的时候则是用圆弧。直线或圆弧在马上临近零件轮廓曲线的时候，逼近曲线和现实中轮廓原来的曲线之间会产生一个最大差值，这就是通常所说的插补误差，在对零件加工精度起到影响的因素里面，这是非常重要的一个原因。

1.2 刀尖圆弧误差。在对内孔进行切割的过程里，当操作进行到外圆时，刀尖圆弧通常不会对尺寸、形状产生影响，但是对锥面或圆弧进行加工的时候，刀尖圆弧就会对其产生影响，一般来说会导致出现过切或少切的情况。

1.3 测量误差。这一误差通常受量具所具有的测量精度影响，还可能因为测量者没有采用正确的操作方法进行测量，也会产生一定的影响，实测尺寸通常会出现偏差。

1.4 刀具磨损误差。当数控机床进行连续工作时，被加工的零件材料和刀具本身都处在高温高压力的环境里面，刀尖一般都会出现很大的磨损，这样也会导致一定的误差出现。最开始工作的时候，刀尖磨损的速度会比较快，后来就会越变越小，直到最后再次出现逐渐加快的趋势。

1.5 反向失动量引起的误差。数控机床因为机械之间出现的缝隙以及机床传动部件之间产生的弹性形变而导致出现的误差。

1.6 对刀误差。这一类误差产生的主要过程都是在对刀过程里面，当刀具开始移动到起刀点位置，这时操作系统会产生一定的进给修调比例值，这种数值会影响出现偏差。

1.7 机床系统误差。机床本体可以产生一定的影响，从而导致形位公差出现，这种公差通常是无法进行调整的；在伺服单元里面，驱动装置在工作中会有一定的重复定位误差产生，产生的原因为机床脉冲当量大小对系统产生一定的影响，均匀度和传动路线都会对系统产生影响，但是以上的两种误差量都比较小而稳定，仅仅需要在精密加工时对其进行考虑就可以。

2 改进操作方法

在实际的操作当中，数控机床加工零件是不可能避免不产生任何误差的，但是如果针对数控机床在操作上进行一定的改进，那么就会有效地在合理范围内对误差進行一定的控制。

在零件进行数控加工之前，必须要把具有一定可行度的加工程序编写出来，编写程序通常来说有两种方法可以选用，一种是手工编程，另外一种是计算机辅助编程。手工编程通常只适用于简单零件程序的编写，就这个环节来说一般是不会出现偏差的；计算机辅助编程则是针对要求高而复杂的零件程序的编写，但是由于需要借助相应的软件进行换刀点和轨迹的设置，不可避免会有一些问题出现，这就要求对修改设置方面进行极高的注意，同时还要注意程序是否具有极高的可行性，这些方面都有可能会导致误差出现，一般来说把节点数量增加起来就可以有效解决此类问题，但是又会使编程的工作量大大增加，加工效率也就大大降低了。程序效率的高低对机床的工作效率起着很大程度上的影响，因此对编程质量进行优化也可以将数控机床工作效率提高起来，这就需要对机床所有的指令都要熟悉，把机床拥有的内部功能进行彻底的开发，不断探寻有效的编程方法。此外，对计算机编程要进行强而有力的推广，不断完善程序具有的可靠性。再一点就是编程一定要合理，不要让机床出现走空刀这样的情况。

当程序完成编写工作以后，就要对刀尖半径值的问题进行注意。不仅在程序里面要把相应的指令使用进去，还需要对数控机床所拥有的刀尖半径值进行测量，测量之后在参数设定页面里面进行设置，只有经过这样的过程，数控程序里面所对应的指令才可以被利用起来，不然的话，系统中刀尖半径的默认值始终为零。

之后需要进行的工作就是对刀，通常同时采用试切对刀的方式。对刀具进行选择，一方面可以将加工质量提升起来，还可以促使加工效率产生提高。想要将生产率提高上去，国内外数控机床都在朝着高速的方向进行发展。这也就给机床提出了更高的要求：必须可以经受住高速切削，同时还要具有强力切削这样的功能，并且功能一定要具有极高的稳定性。在对刀具材料进行选择时，如果加工可以使用硬质合金刀具，那么就不应该对高速钢刀具进行选用，条件允许的话可以对耐磨性更高的道具进行选用。同时，测量要于静态的环境当中进行，但是加工过程却恰恰为动态，刀具和工件不可避免地都要受到外力的影响，这样一来加工出来的尺寸和预想的尺寸就会出现不一致的情况。所以一定要对使用的刀具进行本身的材质上的关注，经常检查工件和刀架两者是否夹紧，工件伸出夹具的长度是不是符合标准。

数控机床照比普通机床来说有着很大的不同，把管理普通机床所使用的方法直接用到数控机床上是行不通的。根据对其使用年限较长的工厂的经验来说，一般拥有大量数控机床的工厂，最好采用集中管理，按照生产合理进行布局。条件允许的话，可以把计算机利用进来进行集成管理，计算机对所有的作业信息进行统一管理，这样就可以实现信息的共享，可以让生产所需要的准备时间大大减少，生产率自然也就随着提高起来。

3 结束语

在整个机械加工的过程中，误差都是无可避免的，但是如果多对数控机床进行操作方法上的改进，在实际生产过程中，不管是小批量零件的生产加工中，还是有着中等精度要求的零件，都可以达到减小误差的目的，零件也都可以达到图纸要求的标准。无论是数控机床的制造者，还是数控机床的使用者和维护者，都一定要对数控机床具有的加工精度给予足够的注意。数控机床通常有着极其复杂的误差来源，本文仅仅对其中最重要的一些进行分析，并且提出可行性较高的措施加以改善。通过以上的经验归纳和分析，希望可以使数控机床日常的制造、使用和保养水平得到明显的提升。相信伴随着更多更好的技术应用到数控机床领域中来，数控机床现存的误差问题一定会得到更圆满的解决。

参考文献：

[1]董洪军，罗爱民，张暮生.高聚物银纹断裂的研究现状[J].分子科学工程，2002，18（4）.

[2]陈友谅.有机玻璃出现银纹现象的处理[J].飞机设计与研究，2000，01：45-48.

[3]李力明，张怀安.数控加工中针对精度误差的分析[J].数控机床研究，2011（09）.

[4]罗启元，张咏男.数控加工中对于预测模型的误差研究[J].计算机模拟技术，2011（04）.

机械设计与加工的误差分析 篇3

随着社会的发展, 人们对机械产品的精度要求越来越高, 而降低机械产品的加工误差是提高产品质量和性能的直接途径。在实际的工业生产中, 每个零件的生产都是由各种类型的机床连续生产完成的, 又因为各个零件的尺寸、形状、规格和技术要求都不相同, 所以在加工过程中难免会出现各种类型的误差。如何降低这些影响产品质量与性能的误差呢?本文将从机械设计和加工两个方面对如何降低误差进行研究。

2 机械设计与加工的误差分析及降低措施

2.1 机械设计与加工的误差分析概述

一个零件从设计到加工直至成型要经过三个阶段, 第一个阶段是机械设计阶段:一个零件的设计不仅仅是形状的设计, 还要考虑使用什么样的材料, 如何进行加工, 加工过程中会产生什么样的变化等等, 这些都影响着零件的误差;第二个阶段是机械加工阶段:加工过程是产生误差的最主要过程, 影响零件误差的因素有加工设备误差, 加工工艺误差, 测量误差等;第三个阶段是检测阶段:零件完成后要进行质检, 不合格的产品将进行报废处理, 检测的工具、检测方法和检测人员的素质都影响着零件的误差。

2.2 机械设计的误差分析

在机械设计过程中, 要考虑到零件的误差, 为了降低零件的误差, 在机械设计过程中需要注意三个方面的问题:首先是机械零件的材料选择问题, 机械零件的材料要满足其使用性能、工艺性能和经济性能;其次要选择合适的加工方法, 加工方法的不同, 机械零件的物理性能也不一样, 比如零件的毛胚是采用铸造, 还是锻造, 采用何种热处理方式, 这些都将影响机械零件的加工误差和机械的内应力, 最终影响机械零件的使用性能;再次要考虑零件的可加工性, 将零件的形状设计成易于加工的类型, 将精度要求高的位置与精度要求低的位置区分开, 使零件在满足要求的情况下尽可能的降低产生误差的可能。总体来说, 设计与加工是相辅相成的, 必须结合零件的加工工艺区设计, 绝不能脱离加工单纯去设计, 那样设计出来的零件必然是造价高且无实用意义的模型。

2.3 机械加工的误差分析

虽然机械设计中会产生一小部分因各种原因造成的误差, 但最主要的误差来源是机械加工, 机械设计可以通过形状等的改变对加工误差进行一定程度上的补偿, 下面本文对机械加工中的误差产生的几个主要原因进行分析:

2.3.1 机床自身运转的制造误差

机床本身也是一种机械, 其性能随着使用寿命的增长会产生一些误差, 主要包括主轴回转误差、导轨的位置误差、传动链的传递误差, 其中主轴的回转误差是指主轴的实际回转轴线与其理论回转轴线之间的变动所产生的误差, 对回转件的加工精度起到很大的影响, 零件的同轴度、挠度、圆跳动等都受到很大的影响;导轨的位置误差来源于两个方面, 一是导轨的安装误差, 二是导轨自身的制造误差和长时间使用的变形误差, 导轨的位置是机床运转的基本依据, 其位置误差极大的影响着零件的加工;传动链是整个机床运转的能量传递体系, 传动出现误差将影响机器的相对运转, 链条与机器传动件之间的摩擦等, 也是影响机械加工的主要误差原因之一。

2.3.2 机床用具的误差

机床的用具分为两种, 一种是刀具, 刀具在使用过程中不可避免的出现自身的磨损, 从而导致零件出现误差, 不同的机床使用的刀具不一样, 对零件的误差造成的影响也不一样, 总体来说, 一般的刀具对机械加工的误差是极小的, 另一种是夹具, 机床夹具是机械加工的必须辅助设备, 主要用于控制刀具、零件和机床的位置, 所以它产生的误差要远远大于刀具。

2.3.3 机械加工过程中的定位误差

机械加工中的定位误差主要出现在基准点不重合和定位副本身存在误差两个方面。在机械零件加工过程中, 必须有精准的基准点, 一般与设计中的基准点重合, 若选用的基准点与设计基准点不一致, 就会产生较大的误差;定位副是工件的基准面与夹具的定位面组成, 若夹具的定位面制造不精确或粘有杂物, 就会产生较早的制造误差。

2.3.4 加工过程中的系统误差

在机械加工过程中, 如果工件材料的刚度低于机床或机床用具的刚度, 工件就会因为切削力的作用而变形, 从而导致误差。这种误差是可以避免的, 机械设计人员应该一开始就考虑到, 对加工工艺进行一定的限制。

2.4 降低误差的措施

要降低零件的误差需要从三个方面着手:一是减少加工中的直接误差, 对机械加工中可能出现的误差进行削弱或消除, 可以在设计时对这部分误差进行考虑, 或者加工时选择合适的机床和夹具;二是对避免不了的误差进行补偿, 即根据已知的误差量, 通过添加原料或加工尺寸留下余量 (原本30mm的尺寸按31mm加工) 等对误差进行弥补。三是对产生误差的零件进行分组使用, 这种误差处理方法较为简单, 也较为经济, 这种方法的原理是对已经加工好的半成品或成品, 将大的误差分为较细微的小的误差段, 根据这些小的误差段对零件进行匹配或进一步的加工, 如加过误差偏大的销就要配一个误差偏大的销孔进行匹配。

除了这些产生误差的因素外, 还有许多其它的因素 (如人为操作因素) 以及相应的措施, 本文因为篇幅关系就不在此一一介绍了。

3 结束语

在机械设计和加工中, 误差是不可避免的一种现象, 然而误差却可以降低或削弱, 本文通过对机械设计与加工中的误差产生的原因进行详细的分析, 提出了相应的预防措施, 或通过设计时进行避免、或加工时进行补偿、或产生误差后进行分组处理, 为提高零件的精度提供了有效的借鉴。

摘要：在机械设计与加工的过程中, 误差是影响产品质量的主要因素, 因此对误差产生的原因和可以采取的措施进行分析显得十分必要, 文章通过对机械在加工过程中的变化规律的分析, 提出了在机械设计和加工中采取合理的措施降低误差。

关键词：机械设计,加工,误差分析,措施

参考文献

[1]冯义连.浅析影响机械零件加工精度的主要因素[J].科教文汇, 2008 (9) :262-264.

[2]翟道美, 易广斌.影响机械工程加工精度的因素分析[J].黑龙江科技信息, 2009 (05) .

谈机械加工误差的对策论文 篇4

1系统派生误差的控制方式

在加工高精密丝杠的过程中，由于机床传动链误差的原因，导致工件螺距的精度大幅度降低，继而无法保证精密丝杠的加工精度，所以，可以考虑采用螺纹加工校正装置的方法来避免这种误差，具体如图1所示：图1滚珠丝杠加工过程消除误差的基本原理图其中1为工件;2为丝杠螺母;3为车床丝杠;4为指针;5为校正尺。在实际的加工过程中，由于受到车床丝杠(件号3)的影响，刀具会跟随丝杠螺母移动，而后车床丝杠的实际行走路径会通过指针(件号4)映射到校正尺(件号5)上面，便可以获得刀具的实际行走位移以及刀具的理论行走位移，可以得到最终两者的位移差。通过这个方式就可以实现传动链误差的消减，达到提高加工精度的目的。

2切削变形派生误差的控制

工件可以在工艺系统中进行机械加工，这种工艺系统由机床、刀具、夹具共同组成。在机床的刀架上，我们可以通过对工件和刀具施加约束，以及通过工件和刀具之间的相互作用来控制工件的尺寸和形状。在超长轴类机械的加工中，相对于工件刀具具有更好的刚性，在工件和刀具的相互作用中，对刀具的变形影响较小。在加工过程中，越靠近工件的中部区域，变形越会向着受力较小的方向发展，其发展趋势及加工后对精度的影响如图2所示：图2―a加工时的发展趋势图2―b加工后的工件图形对于重型卧式车床来说，机体配备了中心架，如图3所示，以此来限制工件在机械加工过程中产生的.拱度变形。但是在超长粗大轴类毛坯制造过程中，由于采用锻造技术，使得毛坯截面的形状为不规则的多边形形状，毛坯在机床主轴的带动下旋转，其截面外沿相临两点的运动轨迹为同心不同直径的圆，如何使中心架与毛坯始终保证接触，解决间隙接触而产生的接触误差，面对这一问题，中心架采用浮动自位功能来保证中心架与毛坯的瞬时接触，基本原理，如图3所示：微调丝杠弹簧滚轴图3中心架采用浮动自位功能中心架与毛坯接触时，为了防止中心架对毛坯产生划伤而带来加工表面误差，中心架利用滚动原理，如图3所示，滚轴(件号3)采用旋转的铰链约束，在毛坯旋转时保证与毛坯具有相同的角速度，避免了因滚轴在毛坯上的位置滞留而带来的表面划伤，并且弹簧(件号2)的浮动自位功能保证了滚轴与毛坯的瞬时接触。但是由于弹簧同产品制造工艺的差异，弹簧强度不一，毛坯与滚轴接触受力不均匀，而使毛坯沿某一方向产生偏移误差，避免因弹簧强度差异而产生的偏移误差，采用微调丝杠(件号1)压缩弹簧，来调节毛坯受力较小的一侧达到中心架的自位补偿功能，来约束工件的拱度变形，提高工件的加工精度。

3毛坯内应力派生误差的控制方式

加工误差分析 篇5

关键词：直齿圆锥齿轮；轮齿失效；齿向；折尺；检测

前言

我公司承制生产的直齿圆锥齿轮，主要应用于圆锥破碎机设备。锥齿轮副按一定的传动比传递功率，带动圆锥破碎机中的竖轴、偏心套旋转，形成曲体对矿石物料的挤压作用，使矿石被破碎成规定要求的粒度。因此圆锥齿轮副是圆锥破碎机中重要的工件。在实际工作运行中，圆锥破碎机有时会发生一些不正常的现象：如设备噪音较大、齿面点蚀、齿面交合现象，严重情况会造成应力集中将轮齿折断，出现产品质量问题。上述情况，都是齿轮轮齿失效的形式。为了避免这些失效形式的发生，在加工锥齿轮时完善加工工艺手段及提供科学的检测工具和方法，做好生产过程加工误差控制是保证圆锥齿轮质量的关键。

1.直齿圆锥齿轮加工中的技术测量

圆锥齿轮在加工中，要满足图纸技术要求，采用有效的技术测量手段与标准的量具，有效的减少齿轮的各项加工误差。下面以一心直齿圆锥齿轮为例，对齿轮加工误差产生的原因进行分析。

1.1.直齿圆锥齿轮的结构简图

直齿圆锥齿轮由顶锥角δa，节锥角δ，根锥角δi，顶锥面A和背锥面B，节锥距L及大端直径，齿长L1等构成。

1.2.直齿圆锥齿轮的质量分析与检测

1.2.1.在车床上加工锥齿轮时，保证节锥距L的准确性是不容忽视的，经分析节锥距误差是由顶锥角和背锥角的误差产生的。从几何关系可知，背锥角应等于节锥角，当背锥角产生误差扩大时，制齿时节锥距会发生改变，加工的齿形会出现齿形误差。当顶锥角出现误差时，顶锥面母线不能与节锥距相交与一点，会使齿轮的大端或小端齿顶高产生误差，加工出的齿厚因测量位置的改变而造成齿形误差。

我们知道，齿轮的齿形误差对齿轮副啮合过程中会产生瞬时传动比变化，即齿轮的平稳性较差。因而有效的控制锥齿轮的顶锥角和背锥角是减小齿形误差的重要方面。

顶锥角和背锥角的测量应通过顶锥面和背锥面的夹角α、β进行测量的，由几何关系式得：α=90o-（δa-δ）；β=90o+（δa-δ）。

α角的测量工具可以用万能角度尺测量或专用的锥齿轮角度样板测量，是保证锥齿轮顶锥角和背锥角正确的方法。

1.2.2.制齿过程中，保证轮齿的等分性是非常重要的问题。如果轮齿出现不等分的现象，锥齿轮的周节就会超差。齿轮的周节差值越大，既是轮齿出现了大小牙，锥齿轮副工作的平稳性就越差，轮齿啮合忽快忽慢，形成运动瞬时冲击，从而轮齿表面极易产生点蚀和胶合现象。

控制锥齿轮的周节公差，通常我们使用切线式基节仪，以锥齿轮大端为基准逐齿的进行检测，满足基节的公差要求，保证轮齿等分精度。

1.2.3.锥齿轮制齿时，对齿厚的检测是必不可少的。因为齿厚的公差是根据制齿要求及装配关系和工作中产生高温等综合因素制定的，齿厚超差较大，齿轮副啮合过程中，轮齿间会产生冲击，噪音较大；齿厚没有进差，工作中有可能齿轮出现卡死现象。所有控制齿厚公差也是一项重要的检测内容。

齿厚公差测量，都是采用专用的齿轮游标卡尺，卡尺精度高及测量简单方便。

1.2.4.制齿过程中，锥齿轮的齿向的调整与检测是一项不容忽视的问题。如果齿向偏斜过大，可想而知，接触面积达不到要求，锥齿轮啮合时将形成轮齿的点接触，造成轮齿应力集中，工作时极易产生断齿现象。

由于实际生产对齿轮的齿向没有专用的检测工具，加之设备普遍没有对刀装置，通常情况下采用的是圆规划线法。

2.齿向检测方法

2.1.圆规划线法

划线步骤：

2.1.1.在伞轮大端（或小端）任选相邻三个阳牙，取适当长度a在两侧阳牙划线，交阳牙边线A、B和C、D；

2.1.2.确定⌒AB 、⌒CD 中点01和02，（划圆和阳牙边线相切）；

2.1.3.分别以01和02，适当长为半径划弧，交中间阳牙点为03；

2.1.4.以03为圆心，与一边相切圆半径长划图。

从以上划法可知，如果⊙3与两边都相切，说明齿向正确；如果⊙3与另一边相交或相离，说明齿向偏。

实际生产中齿轮用划线法检测齿向一般需要取2～4处，故繁琐、耗时。

为了解决齿向检测繁琐问题，根据顶锥面和背锥面均由两个正圆锥构成的特点，我们采用一副折尺检测直齿伞轮齿向，既方便、快捷，又准确，使用效果很好。

2.2.直齿伞轮齿向折尺检测法

2.2.1.折尺构造

折尺由长边直尺和短边直尺铆合而成，采用45号淬火（HRC32～42，经平磨，线切割等工序制成，工艺要求长、短直尺20尺寸对贴合面要保证垂直，粗糙度不低于Ra3.2；铆合适度，折叠自如（折尺长短边的长度根据加工产品确定）。

2.2.2.检测原理

我们知道当圆锥轴截面通过圆锥轴线时，其截面为等腰三角形，两腰即是圆锥母线；当圆锥轴向截面不通过圆锥轴线时，有两种情况：

2.2.2.1.轴截面与轴线平行时，其截面是抛物线；

2.2.2.2.轴截面与轴线不平行时，其截面是椭圆。

根据圆锥体这一特点，检测原理如下所示：

将折尺的长边直尺贴合面侧与顶锥的阳牙顶线对齐，即AB重合，轻轻转折短边直尺与背锥贴合，这时透过光隙有两种情况发生。

2.2.2.3.若短折尺与背锥接触无光隙，说明齿向正确，即AC重合。

2.2.2.4.若短折尺与背锥接触的上端和下端有光隙，说明齿向偏差过大，即AC未重合。3.结束语

通过对锥齿轮加工中的问题分析得出结论，降低齿轮副三个精度等级的原因，主要产生于生产制造过程，而齿轮检测工具与手段是非常重要的，对于锥齿轮加工单分齿这一特点，用基节仪控制齿距积累公差，用万能角度尺或样板间接控制顶锥角和节锥角；用折尺控制齿向。实践证明通过这些检测工具在生产锥齿轮过程中，有效地减少了各项误差，保证齿轮的精度。

参考文献：

[1]唐敬修. 渐开线圆柱齿轮的测量[M]. 机械工业出版社. 1984.2

[2]张鸿源. 圆锥齿轮的测量[M]. 中国计量出版社. 1983.1

[3]铣工技术[M]. 国防工业出版社. 铣工技术编写组. 1973.2

[4]机械检查工必读[M]. 机械工业出版社. 天津市第一工业局主编.

作者简介：

影响机械加工精度的误差分析 篇6

1 机械加工产生误差主要因素

1) 机床本身产生的误差。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, 其中主轴是装夹工件或刀具的基准, 并将运动和动力传给工件或刀具, 主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度, 其次导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准, 也是机床运动的基准, 导轨的不均匀磨损和安装质量, 也使造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一, 最后, 传动链是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。

2) 刀具的几何误差。刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。采用定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具加工时, 刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具, 其制造误差对工件加工精度无直接影响。

3) 定位误差。a.基准不重合原因。在产品的制造中会始终存在设计基准、定位基准、加工基准、测量基准、工艺基准这五大基准对产品的加工要求, 原则上要求基准统一, 这样加工的产品才能符合客户的使用要求。b.定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确, 它们的实际尺寸都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位工件最大位置变动量, 产生定位不准确。

4) 工艺系统受力变形产生的误差。a.工件刚度。如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低, 在切削力的作用下, 工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。b.刀具刚度。要综合考虑实际加工的进给量, 车削速度, 刀具角度, 刀杆的直径大小这些因素确定选用合理的参数, 来提高刀具的刚度减少变形。c.机床部件刚度。机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法, 目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系, 加载曲线和卸载曲线不重合, 卸载曲线滞后于加载曲线。

5) 工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响比较大, 特别是在精密加工和大件加工中, 由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用, 温度会逐渐升高, 同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。

6) 调整误差。在机械加工中, 总要对工艺系统进行调整工作。由于调整不可能绝对地准确, 因而产生调整误差。在工艺系统中, 工件、刀具在机床上的互相位置精度, 是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时, 调整误差的影响, 对加工精度起到决定性的作用。

2 提高加工精度的途径

保证和提高加工精度的方法, 大致可概括为以下几种:减小原始误差法、补偿原始误差法、转移原始误差法、均分原始误差法、均化原始误差法。

1) 减少原始误差。这种方法是生产中应用较广的一种基本方法。它是在查明产生加工误差的主要因素之后, 设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削, 现在采用了大走刀反向车削法, 基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅之以弹簧顶尖, 则可进一步消除热变形引起的热伸长的影响。

2) 补偿原始误差。误差补偿法, 是人为地造出一种新的误差, 去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值, 反之, 取负值, 并尽量使两者大小相等;或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差, 也是尽量使两者大小相等, 方向相反, 从而达到减少加工误差, 提高加工精度的目的。

3) 转移原始误差。误差转移法实质上是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。误差转移法的实例很多。如当机床精度达不到零件加工要求时, 常常不是一味提高机床精度, 而是从工艺上或夹具上想办法, 创造条件, 使机床的几何误差转移到不影响加工精度的方面去。如磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度, 不是靠机床主轴的回转精度来保证, 而是靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后, 机床主轴的原始误差就被转移掉了。

4) 均分原始误差。在加工中, 由于毛坯或上道工序误差的存在, 往往造成本工序的加工误差, 或者由于工件材料性能改变, 或者上道工序的工艺改变, 引起原始误差发生较大的变化, 这种原始误差的变化, 对本工序的影响主要有两种情况:误差复映, 引起本工序误差;定位误差扩大, 引起本工序误差。解决这个问题, 最好是采用分组调整均分误差的办法。这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为n组, 每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n, 然后按各组分别调整加工。

5) 均化原始误差。对配合精度要求很高的轴和孔, 常采用研磨工艺。研具本身并不要求具有高精度, 但它能在和工件作相对运动过程中对工件进行微量切削, 高点逐渐被磨掉最终使工件达到很高的精度。这种表面间的摩擦和磨损的过程, 就是误差不断减少的过程。这就是误差均化法。它的实质就是利用有密切联系的表面相互比较, 相互检查从对比中找出差异, 然后进行相互修正或互为基准加工, 使工件被加工表面的误差不断缩小和均。在生产中, 许多精密基准件都是利用误差均化法加工出来的。

3 结语

在机械加工中, 误差是不可避免的, 随着数控加工技术的不断发展, 刀具材料的不断更新, 使得我们对误差的控制有了更加有效的手段, 对产品的加工精度也有很大的提高和控制, 同时三次元测量检测设备不断的提高, 对生产环节中处出现的误差能够及时反馈发现, 纠正加工所产生的问题, 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。

摘要：影响机加工工件质量的因素很多, 机床精度和产品结构工艺是两个重要影响因素, 着重分析了加工过程中, 因机床精度引起的常见加工缺陷及消除方法, 并详细阐述了提高加工工艺的途径。

关键词：机械加工,精度,误差

参考文献

[1]徐灏主编.机械设计手册, 第2版.北京:机械工业出版社, 2000.

机械加工中的误差分析 篇7

一、误差的分类

在机械加工时, 机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统, 称之为工艺系统。切削加工过程中, 决定加工表面几何形状、尺寸和相互位置的工艺系统各环节间, 相对位置产生偏移的各种因素则称为原始误差。一部分原始误差与工艺系统本身的初始状态有关;一部分原始误差与切削过程有关。这两部分误差又受环境条件、操作者技术水平等诸因素的影响。

(一) 与工艺系统本身初始状态有关的主要原始误差

(1) 原理误差, 即加工方法原理上存在的误差。

(2) 工艺系统几何误差, 它可归纳为两类:一类是工件与刀具的相对位置在静态下已存在的误差, 如刀具、夹具的制造误差与磨损, 调整误差和工件的定位误差等;另一类是工件与刀具的相对位置在运动状态下存在的误差, 如机床的制造、安装误差与磨损。主要包括机床主轴的回转误差、导轨的导向误差、传动链的传动误差等。[1]

(二) 与切削过程有关的原始误差

(1) 工艺系统力效应引起的变形, 如工艺系统受力变形、工件内应力的产生和消失而引起的变形等。

(2) 工艺系统热效应引起的变形, 如机床、刀具、工件的热变形等。

另外, 环境温度、测量方法以及操作者的技术水平和精神状态等, 都对加工精度有影响。

二、引起加工误差的工艺因素

机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。符合程度越高, 精度越高。生产中, 加工精度的高低常用加工误差的大小来表示。加工精度越高, 则加工误差越小;反之越大。[2]在机械加工中, 由机床、夹具、工件和刀具组成一个工艺系统。此工艺系统在一定条件下由工人来操作或自动地循环运行来加工工件。因此, 有多方面的因素对此系统产生影响。引起加工误差, 归纳起来有以下几方面的因素:

(1) 加工原理误差。是由于采用了近似的加工原理 (如近似的刀具或近似的加工运动) 而造成的误差。

(2) 安装误差。是指工件定位、夹紧时所产生的误差。

(3) 工艺系统的几何误差。是指机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差, 以及使用中产生的磨损和调整误差。

(4) 工艺系统的受力变形。机床、夹具、工件和刀具在受切削力、传动力、离心力、夹紧力、惯性力和内应力等作用力下会产生变形, 从而破坏了已调整好的工艺系统各组成部分的相对位置关系, 导致了加工误差的产生。

(5) 工艺系统的受热变形。在加工过程中, 由于受切削热、摩擦热以及工作场地周围热源的影响, 工艺系统的温度会产生复杂的变化, 工艺系统会发生变形, 改变了系统中各组成部分的正确相对位置, 导致了加工误差的产生。[3]

(6) 调整误差。在机械加工的每一工序中, 总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确, 因而产生调整误差。

(7) 测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时, 由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素 (温度、接触力) 都直接影响测量精度。

三、加工误差的统计分析方法

前面对产生加工误差的主要因素分别进行了分析, 但在实际加工中, 影响加工精度的因素往往是错综复杂的, 仅用单因素分析法是不够的, 而要利用统计分析方法进行综合分析, 才能较全面地找出产生误差的原因, 掌握其变化的基本规律, 进而采取相应的解决措施。

常用的统计分析方法有:

1、分布曲线法

以实际加工出来的工件尺寸X (实际上是一段很小的尺寸间隔) 为横坐标, 以工件的频率y (频数与这批工件总数之比) 为纵坐标, 就可得出该工序工件尺寸的实际分布图直方图。再由直方图的各矩形顶端的中心连成一光滑的曲线, 即实际分布曲线。

2、正态分布曲线

当一批工件总数极多时, 零件又是在正常的加工状态下进行, 没有特殊或意外的因素影响, 如加工中刀具突然崩刃等, 则这条分布曲线将接近正态分布曲线。因此, 在生产中, 常用正态分布曲线代替实际分布曲线。

(1) 点图分析法的应用

在点图上作出中心线和控制线后, 就可根据图中点的分布情况来判断工艺过程是否稳定。因此在质量管理中广泛应用。点图上点子的波动有两种不同的情况, 第一种情况只有随机性波动, 其特点是波动的幅值一般不大, 而引起这种随机性波动的原因往往很多, 有时甚至无法知道, 有时即使知道也无法或不值得去控制它们, 这种情况为正常波动, 说明该工艺过程是稳定的。第二种情况是点图具有明显的上升或下降倾向, 或出现幅度很大的波动, 称这种情况为异常波动, 说明该工艺过程是不稳定的。X点图中的第20点, 如超出了下控制线, 说明工艺过程发生了异常变化, 可能有不合格品出现。一旦出现异常波动, 就要及时寻找原因, 消除产生不稳定的因素。

(2) 点图分析法的特点

所采用的样本为顺序小样本, 可以看出变值系统误差和随机综合误差的变化趋势, 因而能在工艺过程中及时提供控制工艺过程的信息;计算简单, 图形直观。因此在质量管理中广泛应用。

四、减少误差、提高加工精度的措施

在对某一特定条件下的加工误差进行分析时, 首先要列举出误差源, 即原始误差, 不仅要了解所有误差因素, 而且要对每一误差的数值和方向定量化;其次要研究原始误差到零件加工误差之间的数量转换关系, 常为误差遗传和误差复映关系。最后, 用各种测量手段实测出零件的误差值, 根据统计分析, 判断误差性质, 找出其中规律, 采取一定的工艺措施消除或减少加工误差。尽管减少或消除加工误差的措施有很多种, 但从技术上可分为两大类, 即误差预防和误差补偿。

1、误差预防

是指减少误差源或改变误差源至加工误差之间的数量转变关系。常用的方法有:直接减少原始误差法、误差转移法、采用先进工艺和设备法、误差分组法、就地加工法和误差平均法等。实践与分析表明, 精度要求高于某一程度后, 利用误差预防技术来提高加工精度所花费的成本将成指数增长。

2、误差补偿

在现成的表现误差条件下, 通过分析、测量, 建立数学模型, 以这些信息为依据, 人为地在系统中引入一个附加的误差源, 使之与系统中现存的表现误差相抵消, 以减少或消除零件的加工误差。从提高加工精度考虑, 在现有工艺系统条件下, 误差补偿技术是一种行之有效的方法, 特别是借助微型计算机辅助技术, 可达到更好的效果。

3、加工误差分析实例

磨削加工一批零件, 其直径尺寸为□

关于机械加工中的误差分析 篇8

机械加工是我国经济发展的基础, 机械加工涉及到我国各个经济领域。机械加工质量和精度是衡量一个企业综合实力的重要指标, 进行企业机械加工的误差分析有着重要的实际意义。机械加工由于涉及到加工设备和加工工艺, 并针对不同的企业存在各种差异, 因此, 进行加工误差的控制是企业提高竞争力的重要努力方向。然而, 机械加工误差设计到企业的实际生产的全周期, 只有综合分析企业的生产规律, 才能获得企业加工所存在的缺陷。在前人关于加工误差的研究中, 大量专家和学者指出了控制加工误差的主要策略和执行办法, 为企业进行提高加工水平提供了一定参考。然而, 加工误差始终存在与企业制造过程中, 本文通过分析机械加工企业的一般加工行为, 提出针对性的控制加工误差行为, 进一步提高企业的加工精度水平[1]。

1 机械加工误差分析

机械加工误差是指企业的制造加工工件后的要求与设计标准存在一定的差距, 造成了加工产品不满足使用要求, 甚至会引起安全事故。加工误差于加工工序的诸多因素相关, 这些因素充满了不确定性, 给进行分析控制加工误差带了困难。误差按照实际产生的途径也可以分为随机误差和系统误差, 与要求加工精度有着紧密的联系, 主要分析如下:

1.1 加工设备误差

加工设备是进行机械加工的最直接工具, 也是保证加工误差的重要保障因素。加工设备误差主要指由于设备存在的原理性误差, 机械随着工作时间延长出现的加工误差, 加工设备存在的自身变形, 夹具和固定架存在的装配误差和工作环境变换等。例如在机床加工中, 可能引起加工误差的因素包括:加工刀具和夹具变形, 机床的滚珠丝杠之间的传动误差, 机电控制存在的系统误差和时间误差, 机床的运动检测误差等。可以看出, 加工设备误差来源范围广, 出现的时间难控制, 对于加工误差的影响重大[2]。

1.2 加工原理误差

机械加工主要通过加工工具与加工工件发生机械相互作用, 从而是工件发生变形达到理想形状。在此过程中, 加工工件发生剧烈的变化, 这就涉及到工件物理性质和几何性质的变化。

(1) 几何性质的变化。对于加工工件收到切削力后将发生自身变形, 如在车削细长轴时, 在两端顶针的固定下, 车刀会使细长轴发生弯曲变形, 这过程就导致了细长轴的加工误差。工件的刚度对于加工有着重要影响, 工件加工变形在很大程度上影响着企业加工质量, 此类误差可控制性差。

(2) 物理性质的变化。工件在加工后会伴随着发热、变性等作用, 这些作用均对加工工程造成一定的影响。工件的物理性质变化对于加工质量的影响主要体现在可加工性, 加工过程的几何性质变化等方面。因此, 加工过程中需要考虑到加工的变化, 采取适当的措施控制其影响。

3 机械加工中的误差控制分析

进行控制机械加工的误差对于企业有着至关重要的影响, 随着当今社会竞争不断复杂, 增强企业加工质量可以有效促进企业发展[3,4]。进行误差控制分析, 主要是控制加工过程中可能出现影响加工质量的因素, 采取合理的措施, 尽可能的保证加工误差, 主要内容如下:

1) 误差统计检测分析

作为当今经济占有主导地位的机械加工行业, 必须采取直接的措施去控制企业的加工误差水平。进行误差统计分析能够有效地掌握企业的制造水平, 根据具体的情况制定相应的补偿措施。采用加工误差统计分析能够有效地找出企业制造过程误差原因, 把握出现加工误差和的性质和规律, 适合中批量和大批量的加工制造。误差统计分析对于企业的宏观调控有着促进作用, 在统计分析的结果上能够更明确企业的努力方向。误差统计分析能够针对企业加工随机性进行掌握, 有利于企业的长久发展。

2) 加工误差补偿分析

对于加工误差需要进行主观调控, 误差补偿是指通过误差分析, 考虑加工过程可能出现的误差进行人为的主动设计, 进行补偿加工出现的各种误差。在分析加工误差后, 需要设定加工余量和加工公差, 从而综合设计制造过程, 实现加工误差最小化的要求。误差补偿是机械加工工艺人员进行保证加工质量的首要措施, 能够最直接的降低加工误差。

3) 加工工艺误差分析

采取合理的工艺措施能够在降低误差中起到关键作用, 工艺误差分析主要指在加工前进行试切, 并在针对加工误差进行均匀分配, 确保获得精度交高质量工件后再进行大批量加工。试切加工是机械加工中的首要工序, 试切后的工件能够反映出整个加工过程的水平并能及时发现加工存在的问题。加工误差均匀分配能够最大程度降低对加工设备的依赖, 保证加工工件整体的水平。

4 总结

随着我国经济发展趋向稳定化, 加工质量将逐渐被企业视为工作重心。企业的发展必须依靠坚实的加工能力, 未来机械加工领域将会出现更多的误差分析理论和成果。本文对目前企业的加工水平进行和综合评测, 提出了当今影响加工误差的主要因素, 在此基础上分析了提高加工误差的基本措施, 保证了企业的加工能力提高, 为企业迎接新的竞争给予了帮助和支持。

摘要：机械加工是国家经济发展的基础, 也是国民经济的命脉。机械加工精度严重影响着加工质量, 本文进行了加工误差分析, 针对目前机械加工中存在问题进行了研究, 获得了加工误差的控制基础, 最终本文提出了进行控制加工误差的具体措施, 为企业加工提高参考。

关键词：机械加工,加工误差,分析,改进措施

参考文献

[1]王妮娜.浅析机械加工精度[J].科技信息, 2010 (12) .

[2]高衍庆.机械加工质量控制技术[J].科技致富向导, 2011 (30) .

[3]翟道美, 易广斌.影响机械工程加工精度的因素分析[J].黑龙江科技信息, 2009 (05) .

外圆旋风铣削加工直线度误差分析 篇9

关键词：旋风铣削,直线度,误差校正

0 引言

旋风铣削法是重点推广的高效绿色制造技术, 具有生产效率高、加工面表面粗糙度值低等优点, 在批量生产中具有明显的优越性。本文涉及的外圆旋风铣床主要用于加工固定直径的细长轴类零件外圆, 相较于传统的车削加工方法可显著提高零件的加工效率[1]。为检验外圆旋风铣床铣削加工的细长轴类零件是否能满足加工精度要求, 本文对细长轴类零件的轴线直线度误差进行了理论分析研究。

1 外圆旋风铣床运动原理

外圆旋风铣床俗称“扒皮机”, 主要用于铣削固定直径细长轴类工件外圆表面, 可加工直径为Φ35mm~Φ85mm、长达9 000mm的轴类零件, 具有较强的刚性和稳定性, 切削效率高, 在批量生产中具有明显的优越性。外圆旋风铣床组成结构如图1所示。

1-液压站;2-上料架;3-外圆旋风铣床头;4-下料架

根据轴类零件材料铣削的实际情况, 铣削前调节液压站节流阀控制进给速度, 调节液压站调压阀控制前后跟刀架夹紧力, 预防工件加工时产生滑动。铣削加工时液压缸推动上料架上的工件进给至床头前跟刀架的中间位置, 前跟刀架关闭, 工件锁紧后主轴电机启动, 带动刀盘高速铣削, 等工件运动至后跟刀架中间位置, 后跟刀架闭合, 工件震动减小开始平稳铣削。因液压缸推杆长度 (3 000mm) 不及工件长度, 加工一半时液压缸后退加入接杆继续铣削完成整个加工过程。

本文主要研究外圆旋风铣削加工时工件的直线度误差。细长轴类零件轴线的直线度误差属于任意方向上的直线度误差, 可用直线度最小包容区域的直径来表示[2,3], 如图2所示。通过分析机床的运动原理及影响工件直线度误差的因素, 对工件在前跟刀架夹紧、铣刀切削和后跟刀架夹紧这一加工过程中弯曲变形的改变进行分析, 可求得细长轴类零件加工前后直线度的变化。

2 建立直线度误差模型

细长轴类零件在机械加工过程中常常发生弯曲变形, 且在很多场合表现为空间弯曲, 即轴线为空间曲线。根据空间解析几何理论[4], 已知空间一条曲线的方程, 可以推出这条曲线关于3个坐标面的投影方程, 那么可以选取两个较简单的投影方程作为这条曲线的方程, 即将轴线表达平面化。数学上曲线的弯曲程度用曲率来表示, 工程实际中和材料力学领域则用挠度来表示, 并以挠率来描述空间曲线上某一点的相对弯曲程度。由于轴线是空间曲线且较复杂, 若在直角坐标系中直接用曲率来求弯曲程度比较麻烦, 但是在极坐标系中却比较容易。极径ρ表示轴线的弯曲程度, ρ越大, 则在那一点处的弯曲挠度越大[5]。

因待加工细长轴类零件的材料、直径、长度和原始直线度各不相同, 外圆旋风铣床对零件的铣削加工也会不同, 则加工后零件的直线度变化范围也会略有差异。以前跟刀架前端面、后跟刀架后端面来分割工件的加工过程, 把工件经过前跟刀架、铣刀和后跟刀架时的每一瞬态的弯曲变形曲线作为要求解的曲线解析表达式, 建立相关数学模型, 对工件的直线度误差进行求解, 可求得外圆旋风铣床对细长轴类零件直线度误差的校正范围。以铣刀切削面为分界面, 左侧曲线为待加工工件原始弯曲变形, 右侧曲线则为加工后工件的弯曲变形。

为了便于求解直线度误差, 我们约定:①以前、后跟刀架两端面的中心连线为z坐标轴, 以铣刀切削面竖直方向为x轴, 垂直xoz面方向为y轴, 构成空间直角坐标系, 如图3所示, 并建立曲线方程:左、右曲线上各点坐标为 (xi, yi, zi) 和 (xj;yj;zj) ;②用挠度ρ、挠率φ2个参数表达曲线的弯曲, 设曲线左端点 (前跟刀架左端面) 到xoy面连线的长度为l1, 右端点 (后跟刀架右端面) 到xoy面连线的长度为l2, 则有:

和

3 求解直线度误差

外圆旋风铣床主要是针对细长轴类圆棒料, 这类轴的原始参数为轴径Φ35 mm~Φ85 mm、长度达9 000mm。观察外圆旋风铣床加工后的各类细长轴类零件, 会发现在某一点或一段距离里, 工件表面会遗留前跟刀架钳铁造成的刮痕且有深有浅, 这些地方是工件弯曲程度相对较大的地方, 对这些加工段进行重点分析求解, 可以得出外圆旋风铣床对细长轴类零件直线度误差的校正范围。

以其中一根为例, 该轴材料为45钢、长8 287mm、直径为Φ64mm, 加工后直径为Φ58mm。取该细长轴弯曲最大处轴线原始坐标数据求得轴原始挠度 (见表1) , 与加工后轴线挠度 (见表2) 进行比较, 得出其直线度变化值ρΔ=ρ1-ρ2=1.07mm。

4 结束语

本文主要介绍了外圆旋风铣床的运动原理与实际加工情况, 从几何结构角度建立数学模型分析铣削细长轴类零件直线度误差的变化范围。通过实际加工, 观察整理铣削细长轴类零件的被测参数, 验证其精度满足要求, 可用于实际生产装配。

参考文献

[1]孙兴伟, 崔海, 王可, 等.变径细长轴类零件的旋风铣削方法研究[J].制造技术与机床, 2010 (4) :107-109.

[2]机械科学研究院和中国计量科学研究院.GB/T 11336-2004, 直线度误差检测[S].北京:中国标准出版社, 2005:1-2.

[3]邓彬, 李庆芬.基于MATLAB的直线度误差评定的程序设计[J].现代机械, 2010 (1) :62-63.

[4]王敬赓.解析几何[M].北京:高等教育出版社, 2010.

机械加工派生误差问题研究 篇10

【关键词】派生误差;自位补偿;形位补偿

1.毛坯内应力派生误差

一般对于轴类毛坯都是通过锻造等工艺手段来实现，在锻造过程中，毛坯需要经过高温锤击和反复加热，在高温锤击和反复加热过程中，原有物质结构遭到破坏，物质内部晶体结构需要进行重组，晶体与晶体之间会产生作用力与反作用力，在锻造结束后，毛坯内部产生了作用力内应力和瞬时温度内应力，并且晶体之间的相互作用达到了一个动态平衡，但在毛坯加工过程中，由于切削作用，破坏了原有机体，使毛坯已经处于平衡的内应力遭到破坏，毛坯在内应力作用下发生变形，这种变形将会造成加工工件的复映误差和定位误差，所以消除内应力是解决因内应力产生派生误差的最好办法。

消除内应力的方法是时效分析，一般有：自然时效、人工时效和振动时效，这三者可以相互穿插进行，即在高温锤击某阶段结束后，利用高频振动或高频低幅锤击使毛坯物质内的晶格发生变化，多次重复，以消除毛坯内应力，再经过回炉自然降温和长时间停放，使毛坯内的内应力随着温度的变化，通过热胀冷缩来消除毛坯的内应力。

毛坯进行了内应力消除，大大减小了机械加工过程中毛坯的派生误差（复映误差和定位误差），提高了工件的加工精度。

2.切削变形派生误差

工件的机械加工是在机床、刀具、夹具共同组成的工艺系统内完成的，工件的尺寸和形状分别是工件和刀具在机床和刀架上，通过对工件和刀具的约束，工件与刀具之间的相互作用来完成工件的机械加工。在超长轴类机械加工中，工件与刀具之间的相互作用，由于刀具相对于工件刚性较好，刀具变形影响较小，而工件在刀具的作用下，越靠近中部区域，变形要向着受力较小的方向发展，机械加工后会产生梭形形状，影响加工精度。

对于重型卧式车床来说，机体配备了中心架，以此来限制工件在机械加工过程中产生的拱度变形。但是在超长粗大轴类毛坯制造过程中，由于采用锻造技术，使得毛坯截面的形状为不规则的多边形形状，毛坯在机床主轴的带动下旋转，其截面外沿相临两点的运动轨迹为同心不同直径的圆，如何使中心架与毛坯始终保证接触，解决间隙接触而产生的接触误差，面对这一问题，中心架采用浮动自位功能来保证中心架与毛坯的瞬时接触。

为了保证中心架与毛坯接触时，防止中心架对毛坯产生划伤而带来加工表面誤差，中心架利用滚动原理，滚轴采用旋转的铰链约束，在毛坯旋转时保证与毛坯具有相同的角速度w旋转，避免了因滚轴在毛坯上的位置滞留而带来的表面划伤，并且弹簧的浮动自位功能保证了滚轴与毛坯的瞬时接触。但是由于弹簧同产品制造工艺的差异，弹簧强度不一，毛坯与滚轴接触受力不均匀，而使毛坯沿某一方向产生偏移误差，避免因弹簧强度差异而产生的偏移误差，采用微调丝杠压缩弹簧，来调节毛坯受力较小的一侧达到中心架的自位补偿功能，来约束工件的拱度变形，提高工件的加工精度。

在细长轴的机械加工过程中，轴体在切削力的作用下，塑性变形较强，既使存在中心架的自位补偿功能，但是在中心架相隔之间也会产生塑性变形误差，由于其变形的主要原因是切削力的存在，因此避免塑性变形误差最有效的办法是消除切削力的作用，存在机械加工，切削力就不可避免，切削力得不到消除，那只有采用反作用力来限制切削力的作用，从而使用跟踪刀架来抵消切削力的作用，并且使跟踪刀架与刀架利用丝杠进行联动，使二者同时进退而达到形位补偿，以此抵消工件受切削力而产生的偏移误差。

通过中心架和跟踪刀架的自位补偿功能和形位补偿功能，使工件的受力变形得到有效缓解，从而消除工件因切削变形而带来的派生误差。

3.系统派生误差

在工艺系统中由于一些误差是机床本身所具有的，不可避免，属于原始误差，对于原始误差一般采用误差补偿法，来抵消系统误差而达到加工精度要求。例如在高精密丝杠加工中，机床传动链误差将直接反映到工件的螺距上，使精密丝杠加工精度受到一定的影响。为了满足精密丝杠加工要求，采用螺纹加工校正装置以消除传动链造成的误差。在加工工件时，刀具跟随丝杠螺母受车床丝杠的作用行走，车床丝杠实际行走位移通过指针映射到校正尺上，可以得到刀具的理论行走位移和实际行走位移，计算两者行走位移差。对刀具行走位移进行补偿，或者直接在校正尺与丝杠螺母之间设置一校正装置，对刀具的行走起到动态的补偿功能。这样就可以消除因丝杠螺母与车床丝杠之间的传动链误差，提高工件的加工精度。

4.结语

工件在加工过程中，加工精度除了受前面陈述的毛坯自身误差、加工介质误差和加工工艺误差影响以外，受影响因素很多，如：机床磨损误差、热变形误差、动力振动误差等等。有些可以通过工艺拓展提高加工精度，还有些可以通过改变加工介质提高加工精度，但对于固有的不可消除的误差，则需要设置特定机构来补偿加工误差，也就是说大多数派生误差是可控、可调的。只要在加工过程中配合合理的工艺系统，充分发挥自位补偿功能和形位补偿功能，就可以有效的减少或消除工件在机械加工过程中的派生误差，来达到工件加工精度的要求。■

【参考文献】

［1］陈宏钧．实用机械加工工艺手册（第二版）［M］．北京：机械工业出版社，2004．

［2］周楠．机械加工［M］．北京：机械工业出版社，2001．

［3］丁向阳．机械加工常见异常现象分析解决方法［M］．北京：机械工业出版社，2007．

机械加工中的误差控制技术分析 篇11

在机械加工生产过程中, 每个机械都需要经过一系列的加工工艺, 也就是由于机械零件尺寸、大小、形态以及技术要求等因素参差不齐, 因此对机械零件进行加工时, 务必要综合一系列的因素, 正确科学合理的安排加工工序。机械加工企业要想提升自身在市场中的竞争力, 要不断革新加工技术, 改善加工工序, 提升机械零件加工的精确度。在机械加工中, 误差是不可能被完全消除的, 但是过大的误差会严重影响机械零件的加工质量。为此, 探究机械加工过程中的误差控制技术是当前机械加工企业应该探讨的问题, 误差控制技术能够弥补加工工序中的不足, 整体提升机械零件的整体质量水平。

1 机械加工过程中误差产生的主要原因

1.1 定位误差

基准不重合误差和定位副制造不准确误差是机械加工过程中定位误差的两大主要体方面。那么基准不重合误差和定位副制造不准确误差是在什么情况下产生的呢?以下是笔者的详细介绍:因基准不重合误差是因为设计基准的数值和选在工件上面的几何要素用来作为定位基准不能够完全重合而导致的;而当工件定位面与夹具定位元件所形成的定位副中的配合间隙和定位副制造的不够精确, 在这种情况下, 就会出现最大变动量, 这个时候就极其容易形成定位副制造不准确误差。这种定位误差在调整法加工工件时出现的频率较高。

1.2 机床的制造误差

机床的制造误差有三种主要表现形式:一是主轴回转误差。这种误差是由于主轴自身的误差造成的, 比如主轴的同轴度误差、主轴绕度误差、主轴的回转误差以及主轴自身存在的误差等都会影响加工工序的精确度, 它实质上反映了实际回转轴线和平均回转轴线之间的变动关系;二是导轨误差是在制造导轨、打磨导轨以及安装导轨过程中出现的误差, 在机械加工过程中, 导轨就好比是机床运作的基准, 同样是确定机床各个机械部件的参照物;三是传动链误差, 顾名思义, 该种误差出现在传动链在制造和使用的过程中, 是传动链被磨损后间接导致的。

1.3 夹具和刀具的几何误差

夹具的几何误差一般发生在当使用夹具的方法不正规、不科学时候, 就会出现, 夹具的几何位置直接影响着刀具和机床正确的加工位置。而刀具的几何误差, 同样会影响到加工技术的精确系数, 一般情况下, 由于刀具自身的材质, 在机械加工的过程中, 刀具在长期的切削过程中, 会出现不同程度的磨损, 将直接影响到工件的尺寸和形状, 尤其是在使用定尺寸刀具加工时候, 刀具的几何误差, 将严重影响到工件的加工精度。

2 机械加工中的误差控制技术分析

2.1 误差补偿法

误差补偿法, 顾名思义, 是在误差出现后对其进行及时的弥补和纠正, 降低误差对机械加工部件的精度, 而在误差补偿法中, 对误差的纠正方法也是格外特殊的, 通过人为制造出一种人为误差, 进而对已经出现的误差进行中和和抵消, 降低原始误差对机械加工精度的影响。笔者就拿个人工作经历举例来讲:滚珠丝杆是在制造、加工数控机床过程中的重要对象, 为了避免磨损影响机械加工的精确度, 笔者通常会有意将丝杆螺距磨得比标准值要小一些, 这样就抵消了在预加拉伸力的过程中产生的制造误差, 与此同时, 产生的正应力, 能够抵消在丝杆受热中后产生的丝杆内压应力, 从而保持了标准螺距。

2.2 直接减少误差法

直接减少误差法在众多的误差控制技术中被采用的频率最高, 而且操作比较简单好学, 并且操作成本较低, 是机械加工企业值得信赖的误差控制技术之一。首先, 在操作之前需要机械加工人员搞清楚原始误差因素, 找到误差在哪里以及造成误差的因素是什么, 然后针对误差进行直接消除和抵消。笔者还是要拿个人工作经验, 举例说明一下具体的操作情况:细长轴车削在加工过程中, 由于不耐热和力, 因此, 极其容易产导致工件变形弯曲, 而通过大走刀反向切削法就可以降低细长轴车削变形弯曲的程度;再如薄片工件两端面磨削时, 可以通过将工件和平板连同粘接在磁力吸盘上, 将工件的平面磨得光滑以后再从磁力吸盘上取下来, 这样可以消除薄片夹紧弯曲变形的问题。直接减少误差法, 就是按照“以毒攻毒”的误差控制原则, 既不影响原有的加工工序的状态, 又能遏制误差对加工工序的影响。

2.3 误差分组法

在机械加工过程中, 由于机械部件各自的尺寸以及技术要求, 甚至是功能等因素完全不相同, 在加工的时候, 这些机械部件就像是一个又一个漂浮不定的蒲公英, 在不同的加工工序下, 接受着加工技术的“塑造”。因此, 不难看出, 即使有的机械加工企业的加工工艺是充足和成熟的, 并且能够在整个机械加工环节中做到稳定的精度值, 但是在每个小小的加工工序上, 尤其是那些半成品的加工技术精度确实太低, 难免会出现复映误差或定位误差等误差, 从而影响了整个机械加工工序的效率和质量, 在这种情况下采用的误差控制技术, 通常是需要参考上一工序加工精度或毛坯精度, 这是非常浪费时间, 而且看不到效果。而误差分组法正是弥补了这种误差控制技术的缺陷, 以误差大小为参考标准, 将半成品或毛坯尺寸分为若干个组, 这样半成品或毛坯尺寸的误差都能得到一定程度的缩小, 在借助调整工件与刀具的相对位置或调整定位元件等技术, 降低整个工序的误差系数。

3 结语

随着机械加工工艺的重要性, 分析机械加工工艺中出现误差的原因, 并进一步探究了三种机械加工过程中误差控制技术, 已经成为机械加工工业中非常重要的工作内容。相关人员要对此予以高度重视, 并不断探索新的方式方法, 提升机械加工误差的控制技术水平。

摘要：机械加工是一项多项技术综合的工作, 也就是因为机械加工与其他各项技术相关联, 因此, 机械加工工作的复杂性以及难度系数也相应提高。随着科学技术的不断革新以及对高标准、高水平生产力的要求, 我国机械加工技术在不断的发展和成熟。传统机械加工工艺与现代机械加工工艺不断融合, 对机械加工的效率和精确度的要求不断提高, 笔者结合自身多年从事机械加工的工作经验, 浅要分析了机械加工中的误差及其产生的原因, 并进一步探究机械加工长的误差控制技术。

关键词：机械加工,误差,控制技术,分析

参考文献

[1]于磊.机械加工工艺技术的误差与原因分析[J].科技视界, 2015 (09) :68.