第6卷第2期辽宁师专学报 2004年6月 Journal of Liaoning T eachers C olleg e Vol . 6No . 2Jun . 2004
【应用研究】
关于形位误差产生原因的探讨
魏 芳, 常 江
(鞍山科技大学, 辽宁鞍山114044)
摘 要:为了保证零件的互换性和零件的使用要求, 在图样上除了给出尺寸公差要求外, 还必须给出相应的形位公差要求以限制零件的形状和位置误差, 我们主要从机床、刀具、夹具、热处理等几方面来探讨一下形位误差产生的原因, 以便于更有效地对这些误差加以控制.
关键词:车床加工精度; 装夹方式; 定位误差; 测量误差
中图分类号:T M930. 115 文献标识码:A 文章编号:1008-5688(2004) 02-0079-01
在生产过程中, 产生形位误差的原因很多, 我们就以下几个方面进行论述.
1 机床加工精度不够及调整不准确会产生形位误差
车床主轴及其轴承间的
间隙过大或松动使被加工零
件发生振动而产生圆度误差,
如图1.
车床主轴的轴线和尾座
顶针的轴线不在同一轴线上,
加工时就会使被加工零件产
生圆柱度误差或平行度误差,
如图2.
车床主轴的轴向间隙过
大而窜动, 在横向进刀加工
时, 由于主轴的轴向窜动而
使被加工零件的端面产生平面度误差, 如图3.
2 工件的装夹方式不当或夹紧力太大, 使零件产生形状误差
对薄壁类零件, 装夹时未采用间接法夹紧, 使零件变形而产生圆度误差, 对刚度差的零件采用了电动夹盘装夹, 夹紧力过大, 同样使零件变形而产生圆度误差, 如图4.
加工细长轴零件时, 尾座顶针顶力过大, 中心架调偏, 因而使零件产生轴线的直线度误差, 如图5(见85页) .
3 使用工夹模具时, 产生形位误差
3. 1 定位误差
工件在夹具中定位, 实际上是以定位元件、工件的定位基准来代替夹具原理中的“定位原理”所决定的点、线、面. 但是由于定位元件的定位基准面均有制造误差, 因而就使工件在夹具中的实际定位位置将在一定范围内有所变动, 也就是存在着一定的定位误差, 所以我们在加工中要注意控制这一误差来满足形位公差的要求.
3. 2 安装误差(下转85页) 收稿日期:2004—03—29
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浦艳敏数控加工中零件工艺设计的技巧及注意事项 85具刀柄均采用标准形式和尺寸, 并有一套连接普通标准刀具的接杆. 镗铣类自动换刀数控机床使用的刀杆、刀柄部分我国已有标准草案, 锥柄采用“TSG -JT 工具系统”, 直柄采用“DSG -JZ 工具系统”.
切削用量包括:主轴转速、切削深度、切削宽度及进给速度等. 不同的加工方法需要选用不同的数值. 具体数值应根据说明书、手册并结合经验确定. 切削用量的选择必须注意:保证零件加工精度和表面粗糙度; 充分发挥刀具切削性能, 保证合理的刀具耐用度; 充分发挥机床的性能; 最大限度提高生产率、降低成本.
(1) 切削深度根据机床、刀具和工件的刚度选取, 在刚度允许的条件下, 应尽可能取大值或切削深度等于零件的加工余量, 以减少进给次数, 提高加工效率. 为提高表面质量, 可留少量精加工余量再进行一次精加工.
(2) 主轴转速应根据工件材料和直径以及允许的切削速度来选择. 主轴转速与切削速度的关系如下:v =πDn /1000式中 v —切削速度(m /min ) ; n —主轴转速(r /min ) 编程时用S 代码表示; D —工件直径或刀具直径(mm ) .
(3) 进给速度通常根据零件加工精度和表面粗糙度要求来确定. 精加工时, 进给量一般按表面粗糙度的要求选择. 表面粗糙度小时, 应选较小的进给量. 在用硬质合金刀具高速切削钢件时进给量不能过小, 因为小于一定的限度后, 实际表面粗糙度反而加大, 这是由于圆弧刃的切削/厚度变化所致. 进给速度在编程时给出的方式有几种, 有的在程序中直接给出进给量F (mm /min ) ; 有的在程序中给出进给率FRN , 对于直线插补的FRN (1/min ) 为FRN =F /L , 式中F —刀具进给速度(mm /min ) ; L —程序段的加工长度(mm ) .
对于圆弧插补的FRN (1/min ) 为FRN =F /R , 式中R —插补圆弧的半径(mm ) .
在轮廓加工中选择进给速度时应注意由于惯性作用, 在轮廓拐角处会出现“超程”的现象. 当拐角较大、进给速度较高时, 应采取在接近拐角处适当降速, 在拐角之后再逐渐升速的办法来保证加工精度. 另外还应注意, 在轮廓加工中, 当刀具运动方向改变时, 由于运动的滞后, 还会产生“欠程”现象, 导致“欠程误差”.
6 结论
由于产品的多样化、复杂化, 数控机床在生产过程中得到了广泛的应用, 因此在数控加工中工艺设计的合理性就尤为重要.
参考文献:
[1]周文玉, 王新杰, 李伟. 数控加工技术基础[M ]. 北京:中国轻工业出版社, 1999.
[2]王维. 数控加工工艺及编程[M ]. 北京:机械工业出版社, 2001.
(责任编辑 胡 坤, 于 海
)
(上接79页)
如夹具定位元件的定
位面对夹具安装定位面间
的位置误差; 机床与夹具
接触部分表面的运动误
差.
3. 3 导向误差
如导向套中心到定位
元件定位面之间的位置误
差.
4 零件毛坯内应力所产生的误差
零件毛坯是通过某些加工而形成的, 因此它就具有了内应力, 此时的内应力是保持着平衡, 但是由于在以后的切削加工过程中, 陆续地切掉了一部分具有应力的金属层, 这样就破坏了内应力的平衡, 使零件产生了变形, 如轴线的直线度等. 5 热处理产生的变形误差
钢铁热处理的过程, 也就是钢铁通过加热使内部晶粒组织产生“相体”转变的过程, 一般来说工件在淬火后, 由于冷却和组织转变不均匀而引起变形(弯曲、扭曲等形位误差) , 这些误差产生的原因很多, 主要有淬火工件截面的不均匀, 工件在淬火前机械加工造成内应力, 淬火加热时, 温度、时间、速度及放置位置等不适当, 工件在淬火冷却时产生内应力. 6 切削热造成的残余应力对变形的影响
切削加工时对已加工表面上任何一点的受热和冷却是在瞬间内进行的, 可以说这是一种热冲击. 当金属受切削热冲击后使表层体积膨胀, 产生残余压应力, 里层则产生拉应力. 而切削以后表层金属最先冷却, 使表层体积收缩, 产生拉应力而造成变形, 因此在进行切削加工时, 要注意采取冷却措施.
7 检测工作中的测量误差
以测得要素代替实际要素引起的误差; 测量设备、测量温度、测量力等因素引起的误差; 采用近似方法评定时产生的误差.
了解了形位误差产生的原因, 我们就可以采取措施来加以控制以满足生产的要求.
(责任编辑 胡 坤, 王 巍)