雕铣机、穿孔机、线切割、镜面火花机厂家直销

台一电火花机床工件加工的方法阅读次数 [912] 发布时间 :2015-10-21 11:34:20

（一）工艺系统的几何误差对加工精度的影响

 １、加工原理误差加工原理误差是指 采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。

在三坐标数控铣 床上铣削复杂形面零件时，通常要用球头刀并采用“行切法”加工。所谓行切法， 就是球头刀与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离!是按零件的加工 要求确定的。这种方法实质上是将空间立体形面视为众多的平面截线的集合，每次 走刀加工出其中的一条截线。每两次走刀之间的行间距!可以按下式确定：式中： R球头刀半径；h允许的表面不平度。由于数控铣床台一电火花 http:/www.dgtopedm.com一般只具有直线和圆弧插补功能 （少数数控机床具备抛物线和螺旋线插补功能），所以即便是加工一条平面曲线， 也必须用许多很短的折线段或圆弧去逼近它。当刀具连续地将这些小线段加工出来 ，也就得到了所需的曲线形状。逼近的精度可由每根线段的长度来控制。因此，在 曲线或曲面的数控加工中，刀具相对于工件的成形运动是近似的。　又如滚齿用的 齿轮滚刀有两种误差：一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替 渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形误差；二是由于滚刀刀齿有限，实际上加工出 的齿形是一条由微小折线段组成的曲线，和理论上的光滑渐开线有差异，从而产生 加工原理误差。　采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓，虽然会带来加工原理误 差，但往往可简化机床结构或刀具形状，提高生产效率，且能得到满足要求的加工 精度。因此，只要这种方法产生的误差不超过规定的精度要求，在生产中仍能得到 广泛的应用。

２、调整误差在机械加工的每一道工序中，总要对工艺系统进行各种 调整工作。

由于调整不可能绝对地准确，因而会产生调整误差。工艺系统的调整有 试切法和调整法两种基本方式，不同的调整方式有不同的误差来源。（1）试切法 模具生产中普遍采用试切法加工。加工时先在工件上试切，根据测得的尺寸与要求 尺寸的差值，用进给机构调整刀具与工件的相对位置，然后再进行试切、测量、调 整，直至符合规定的尺寸要求时再正式切削出整个待加工表面。采用试切法时引起 调整误差的因素有：测量误差、机床进给机构的位移误差、试切与正式切削时切削 层厚度变化等。2）调整法在成批、大量的生产中，广泛采用试切法（或样件样板 ）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位 置不变，来获得所要求的零件尺寸。与采用样件（或样板）调整相比，采用试切调 整比较符合实际加工情况，可得到较高的加工精度，但调整较费时。因此实际使用 时可先根据样件（或样板）进行初调，然后试切若干工件，据之做精确微调。这样 既缩短了调整时间，又可得到较高的加工精度。

3、机床误差引起机床误差的原因 是机床的制造误差、安装误差和磨损。机床误差的项目很多，但对工件加工精度影 响较大的主要有：

（1）机床导轨导向误差导轨导向精度是指机床导轨副的运动件 实际运动方向与理想运动方向的符合程度，这两者之间的偏差值称为导向误差。导 轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影 响被加工工件的精度。

（2）机床主轴的回转误差机床主轴是用来装夹工件或刀具 ，并传递主要切削运动的重要零件。它的回转精度是机床精度的一项很重要的指标 ，主要影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度和表面粗糙度。必须指出，实 际上主轴工作时其回转轴线的漂移运动总是几种误差运动的合成，故不同横截面内 轴心的误差运动轨迹既不相同，又不相似，既影响所加工工件圆柱面的形状精度， 又影响端面的形状精度。

4、夹具的制造误差与磨损夹具的误差主要有： 

①定位元 件、导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差； 

②夹具装配后，以上各种元件 工作面间的相对尺寸误差； 

③夹具在使用过程中工作表面的磨损。夹具误差将直 接影响工件加工表面的位置精度或（和）尺寸精度。一般来说，夹具误差对加工表 面的位置误差影响最大。在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控制其制造 误差，精加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置公差的1/2-1/3，粗加工用夹 具则可取为1/5-1/10。

5、刀具的制造误差与磨损刀具的制造误差对加工精度的影 响，因刀具的种类、材料等的不同而异。

（1）采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、 键槽铣刀、镗刀块及圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度 ；

（2）采用成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的形 状精度将直接影响工件的形状精度；

（3）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插 齿刀等）的刀刃形状必须是加工表面的共轭曲线，因此刀刃的形状误差会影响加工 表面的形状精度；

（4）对于一般刀具（如车刀、铣刀、镗刀），其制造精度对加 工精度无直接影响。任何工具在切削过程中都不可避免地要产生磨损，并由此引起 工件尺寸和形状误差。刀具的尺寸磨损是指刀刃在加工表面的法线方向（误差敏感 方向）上的磨损量，它直接反映出刀具磨损对加工精度的影响。　

（二）工艺系统 受力变形引起的加工误差切削加工时，由机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统 ，在切削力、夹紧力以及重力等的作用下，将产生相应的变形，使刀具和工件在静 态下调整好的相互位置，以及切削成形运动所需要的几何关系发生变化，从而造成 加工误差。

　　工艺系统的受力变形是加工中一项很重要的原始误差来源。事 实上，它不仅严重地影响工件的加工精度，而且还影响加工表面质量，限制加工生 产率的提高。

　　工艺系统的受力变形通常是弹性变形。一般来说，工艺系统 抵抗弹性变形的能力越强，则加工精度越高。工艺系统抵抗变形的能力，用刚度k 来描述。所谓工艺系统刚度，是指工件加工表面切削力的法向分力Fy，与刀具相对 工件在该方向上非进给位移y的比值，即 必须指出，在上述刚度（N/mm）定义中，工件和刀具在y方向产生的相对位移y不只 是Fy作用的结果，而是Fx，Fy， Fz同时作用下的综合结果。

1、系统刚度对加工精 度的影响

（1）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差切削过程中，工艺系统 的刚度会随切削力作用点位置的变化而变化，这使得工艺系统的受力变形亦随之变 化，引起工件的形状误差。

（2）切削力大小变化引起的加工误差例如，在车床上 加工短轴，这时如果毛坯形状误差较大或材料硬度很不均匀，工件加工时切削力的 大小就会有较大变化，工艺系统的变形也会随之变化，因而引起工件的加工误差。 由分析可知，当工件毛坯有形状误差（如圆度、圆柱度、直线度等）或相互位置误 差（如偏心、径向圆跳动等）时，加工后仍然会有同类的加工误差出现。在成批大 量生产中用调整法加工一批工件时，如毛坯的尺寸不一，那么加工后这批工件仍有 尺寸不一的误差，这种现象叫做“误差复映”。如果一批毛坯材料的硬度不均匀且 差别很大，就会使工件的尺寸分散范围扩大，甚至超差。

（3）夹紧力和重力引起 的加工误差工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹力点不当，会使工件产生相应的 变形，造成加工误差。

（4）传动力和惯性力对加工精度的影响其影响主要包括以 下两方面：

①传动力的影响机床传动力对加工精度的影响，主要取决于传动件作用 于被传动件上的力学状况。当存在使工件及定位件产生变形的力时，刀具相对于工 件发生误差位移，从而引起加工误差；当没有使工件及定位件产生变形的力时，传 动力对加工精度就没有影响。

②惯性力的影响高速切削时，如果工艺系统中有不平 衡的高速旋转构件存在，就会产生离心力，它和传动力一样，在工件的每一转中不 断变更方向，引起工件几何轴线作摆角运动。从理论上讲惯性力造成工件的圆度误 差，但要注意的是当不平衡质量的离心力大于切削力时，车床主轴轴颈和轴套内孔 表面的接触点就会不停地变化，轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴心。此外， 周期变化的惯性力还常常引起工艺系统的强迫振动。机械加工中惯性力对加工精度 产生的影响，可采用“对重平衡”的方法来消除其影响，即在不平衡质量的反向加 装重块，使两者的离心力相互抵消。必要时亦可适当降低转速，以减少离心力的影 响。

2、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施减小工艺系统的受力变形是 保证加工精度的有效途径之一。在生产实际中，常从两个主要方面采取措施来解决 工艺系统受力变形的问题：一是提高系统的刚度；二是减小载荷及其变化。

（1） 提高工艺系统的刚度可采用如下方法：

①合理的结构设计在设计工艺装备时，应尽 量减少连接件的数目，并注意刚度的匹配，防止有局部低刚度环节出现。　

②提高 连接表面的接触刚度由于部件的接触刚度大大低于实体零件本身的刚度，所以提高 接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。特别是机床设备，提高其连接表面的接触刚 度，往往是提高其刚度的最简便、最有效的方法。

③采用合理的装夹和加工方式如 加工细长轴时采用反向进给（从主轴箱向尾座方向进给），使工件从原来的轴向受 压变为轴向受拉，可提高工件的刚度。此外，增加辅助支承也是提高工件刚度的常 用方法。加工细长轴时采用中心架或跟刀架就是一个很典型的例子。

（2）减小载 荷及其变化采取适当的工艺措施，如合理选择刀具的几何参数（如增大前角、让主 偏角接近;’(等）和切削用量（如适当减少进给量和切削深度），以减小切削力（ 特别是Fy），就可以减少受力变形。将毛坯分组，使一次调整中加工的毛坯余量比 较均匀，就能减小切削力的变化，减小复映误差。

（3）减少工件残余应力引起的 变形残余应力也称内应力，是指在没有外力作用下或去除外力后工件内存留的应力 。具有残余应力的零件处于一种不稳定的状态。它内部的组织有强烈的倾向要恢复 到稳定的没有应力的状态。即使在常温下，零件也会不断地缓慢进行这种变化，直 到残余应力完全松弛为止。在这一过程中，零件将会翘曲变形，原有的加工精度会 逐渐消失。残余应力是由于金属内部相邻组织发生了不均匀的体积变化而产生的。 促成这种变化的因素主要来自冷、热加工。要减少残余应力，一般可采取下列措施 ：

①增加消除内应力的热处理工序。如对铸、锻、焊接件进行退火或回火；零件淬 火后进行回火；对精度较高的零件，如床身、丝杠、箱体、精密主轴等，在粗加工 后进行时效处理。

②合理安排工艺过程。如粗、精加工不在同一工序中进行，使粗 加工后有一定时间让残余应力重新分布，以减少对精加工的影响。

③改善零件结构 ，提高零件的刚性，使壁厚均匀等，均可减少残余应力的产生。　

（三）工艺系统 的热变形对加工精度的影响在机械加工过程中，工艺系统会受到各种热的影响而产 生温度变形，一般也称为热变形。

这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运 动关系，造成工件的加工误差。另外工艺系统的热变形还影响加工效率。为减少受 热变形对加工精度的影响，通常需要预热机床以获得热平衡，降低切削用量以减少 切削热和摩擦热，粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工，或增加工序（使粗 、精加工分开）等等。热总是由高温处向低温处传递的。热的传递方式有!种，即 导热传热、对流传热和辐射传热。引起工艺系统变形的热源可分为内部热源和外部 热源两大类。内部热源主要指切削热和摩擦热，它们产生于工艺系统内部，其热量 主要是以热传导的形式传递的。外部热源主要是指工艺系统外部的，例如以对流传 热为主要形式的环境热源（它与气温变化、通风、空气对流和周围环境等有关）和 各种辐射热源（包括由阳光、照明设备、暖气设备等发出的辐射热）。工艺系统在 各种热源作用下，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的介质散 发热量。当工件、刀具和机床的温度达到某一数值时，单位时间内散出的热量与热 源传入的热量趋于相等，这时工艺系统就达到了热平衡状态。在热平衡状态下，工 艺系统各部分的温度保持在相对固定的数值上，因而各部分的热变形也就相应地趋 于稳定。

　　由于作用于工艺系统各组成部分的热源，其发热量、位置和作用 时间各不相同，各部分的热容量、散热条件也不一样，因此，工艺系统各部分的温 升是不相同的。即使是同一物体，处于不同空间位置上的各点在不同时间的温度也 是不等的。物体中各点温度的分布称为温度场。当物体未达到热平衡时，各点温度 不仅是该点位置的函数，也是时间的函数。这种温度场称为不稳态温度场。物体达 到热平衡后，各点温度将不再随时间变化，而只是该点位置坐标的函数，这种温度 场则称为稳态温度场。

１、工件热变形对加工精度的影响在工艺系统的热变形中， 机床的热变形最为复杂，工件、刀具的热变形相对来说要简单一些。这主要是因为 在加工过程中，影响机床热变形的热源较多，也较复杂，而对工件和刀具来说，热 源则比铰简单。因此，工件和刀具的热变形常可用解析法进行估算和分析。

　2、 刀具热变形对加工精度的影响刀具的热变形主要是由切削热引起的。通常传入刀具 的热量并不太多，但由于刀体小，热容量小，并且热量集中在切削部分，故刀具仍 会有很高的温升。如车削时，高速钢车刀的工作表面温度可达700-800℃，硬质合 金刀刃的温度可高于1000℃。连续切削时，刀具的热变形在切削初始阶段增加很快 ，随后变得较缓慢，经过不长的一段时间（10-20min）后便趋于热平衡状态。此后 ，热变形的变化量就非常小。刀具总的热变形量可达0.03-0.05mm（与伸出部分长 度成正比）。间断切削时，由于刀具有短暂的冷却时间，故其热变形曲线具有热胀 冷缩双重特性，且总的变形量比连续切削时要小一些，变形量最后稳定在一定范围 内。当切削停止后，刀具温度迅速下降，开始冷却得较快，以后逐渐减慢。加工大 型零件时，刀具的热变形往往造成几何形状误差。如车长轴时，可能由于刀具的热 伸长而产生锥度。为了减小刀具的热变形，应合理选择切削用量和刀具几何参数， 并给予刀具充分的冷却和润滑，以减少切削热，降低切削温度。　　

3、机床热变 形对加工精度的影响机床在工作过程中受到内外热源的影响，各部分的温度将逐渐 升高。由于各部件的热源不同，分布不均匀，以及机床结构的复杂性，导致各部件 的温升不同，而且同一部件不同位置的温升也不尽相同，进而形成不均匀的温度场 ，使机床各部件之间的相互位置发生变化，破坏了机床原有的几何精度而造成加工 误差。机床空运转时，各运动部件产生的摩擦热基本不变。运转一段时间之后，各 部件传入的热量和散失的热量基本相等，即达到热平衡状态，变形趋于稳定。机床 达到热平衡状态时的几何精度称为热态几何精度。在机床达到热平衡状态之前，机 床的几何精度变化不定，对加工精度的影响也变化不定。因此，精密加工应在机床 处于热平衡之后进行。