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浅谈机械加工误差的对策

时间:2020-05-16 05:16:22

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方式

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

由于传统的锻造工艺,轴类毛坯大多由于反复加热和高温锤击,导致其内部物质结构变化,内部晶体结构进行重组,并且由于晶体之间的作用力与反作用力,在结束锻造后,相互作用达到了一个动态平衡的状态。但是一旦进行切削作用较为明显的加工,原有机体遭到破坏,其平衡状态的内应力也发生改变,在内应力的作用下毛坯就会发生变形,这种现象就会导致加工工件的定位误差以及复映误差。所以我们要控制毛坯内应力派生误差的方法就是消除内应力。时效分析是消除内应力的有效办法,常见的有三种,分别是振动时效、人工时效以及自然时效。这三者可以通过穿插进行的方式来达到更好的目的,主要就是在完成高温锤击后,通过高频低幅锤击或高频振动的方式来改变物质内部的晶格,重复多次后,就可以消除毛坯的内应力,然后再经过回炉自然降温和长时间停放的方式来实现毛坯内应力的完全消除。在加工过程中只有配合使用合理的工艺系统,并且充分发挥形位补偿功能以及自位补偿功能才能够真正达到消除加工过程中派生误差,提高加工精度的目的。唯有如此,才能够推动我国机械加工行业的不断进步,为我国经济的可持续发展增添新的活力。

本文作者:董聪王伟工作单位:佳木斯电机股份有限公司


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