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工艺系统的动态误差

发布时间:2021-04-04  发布者:新创工量具

在加工过程中产生的切削力、切削热和摩擦,它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损,影响调整后获得的工件与刀具之间的相对位置,造成加工误差,这一部分误差与加工过程有关,也称为加工过程误差。
1、定位误差
定位误差指的是由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差,它包括基准位移误差和基准不重合误差。一般情况下,加工过程的工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时,须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所用的定位基准与设计基准不重合时,就会产生基准不重合误差。在采用调整法加工一批工件时,基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。采用试切法加工则不存在定位误差。而基准位移误差则是指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,使各个工件的位置不一致,从而给加工尺寸所造成的误差。
2、工艺系统受力变形引起的误差
在进行零件加工时,加工工艺系统会在各种阻力的作用与反作用下产生一定程度的变形,使得了刀具、工件等位置发生一定的变化,也必然会造成机械零件加工误差的逐步增大。而这种因受力变形引起的误差,主要是由以下因素造成:
(1)机床的刚度。机床一般都是由很多零件、部件组成的,而这些零部件由于自身刚度不足等原因,必然会产生不同程度的误差。同时由于机床受到摩擦力、结合面接触变形、间隙过大等因素的影响,使得机床的整体刚度发生变化。
(2)加工零件自身的刚度。当加工零件自身的刚度相对于机床、刀具、夹具等来说比较低时,会由于机械零件自身的刚度不够而产生变形,进而导致了机械零件加工精度的降低。例如车削细长轴时,在切削力的作用下,工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给,在工件的全长上切削深度将会由多变少,然后再由少变多,结果使零件产生腰鼓形。
(3)刀具自身的刚度。例如外圆车刀在机械零件加工表面方向的刚度比较大的话,那么其变形的可能性一般比较小,甚至可以忽略不计;而进行镇直径较小的内孔时,如果刀杆刚度比较差的话,这时刀杆受力变形对机械加工精度的影响就会比较大。
(4)机械加工切削力变化的影响。在加工过程中,因为零件的加工余量发生了改变和零件材质的不均匀等,引起切削力大小发生变化,从而使得工艺系统因受力不同造成的变形大小也相应发生变化,从而产生了加工误差。
减少工艺系统受力变形的措施:①提高工艺系统刚度。包括合理的装夹方式和加工方法。②减小切削力及其变化。改善毛坯制造工艺、合理选择刀具的几何参数、增大前角和主偏角、合理选择刀具材料、对工件材料进行适当的热处理以改善材料的加工性能等。
3、工艺系统受热变形引起的误差
在机械零件加工过程中,其工艺系统一般都会受到各种热能的影响,进而产生了一定的温度,发生热变形,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,这种热变形在很大程度上破坏了刀具、零件的正确位置以及运动等关系,从而产生了机械零件的加工误差,尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总误差的一半以上。
减少工艺系统热变形的途径:①减少工艺系统发热和采取隔热措施。②改善散热条件。③均衡温度场,加快温度场的平衡。④改善机床结构,合理选材,减小热变形。
4、内应力重新分布引起的误差
内应力是指外部载荷去除后,仍残存在工件内部的应力。内应力是由于金属发生了不均匀的体积变化而产生的,体积变化的因素主要来自热加工或冷加工。有内应力的零件处于一种不稳定状态,一旦其内应力的平衡条件被打破,内应力的分布就会发生变化,从而引起新的变形,影响加工精度。
减少或消除内应力的措施:①合理设计零件结构,尽量简化结构,使壁厚均匀、结构对称等,以减少内应力的产生。②合理安排热处理和时效处理。③合理安排工艺过程。

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