機械加工發展狀況及誤差分析

摘要:首先對機械加工業的發展歷史進行了簡單回顧，之后對機械加工業的發展現狀進行了深入的闡述與分析，最后又進一步對影響機械加工精度的因素進行了分析，以求提高機械零件的質量。

關鍵詞:

機械加工;狀況;前景;誤差

中圖分類號:F4

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)16-0334-02

從20世紀20年代開始，隨著工業的不斷發展，組合機床自動線出現在機械加工業中。隨著科學技術的發展，機械加工業中陸續出現鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝備等自動線，尤其是伴隨著近30年來人類智能型生產工具的出現、加工方法逆向思維的突破、機床結構的革命性變革以及工具概念的變異，包含不同性質的工序的綜合自動線也應運而生。

采用自動線生產的產品大多采取批量生產，產品的設計和工藝也都較為穩定、可靠、先進。因此，在大批量采用自動線加工機械零件時，能夠在穩定甚至提高產品質量的同時，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，提高勞動生產率，保證生產均衡性，提高經濟效益。

1 機械加工生產線的發展狀況

1.1 節拍時間縮短

并列的雙工位或設置雙線是早期生產線縮短節拍的主要做法。而現在主要是通過采用新的刀具材料和新穎刀具從而提高切削速度和進給速度來縮短基本時間，并且通過縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊有快進轉換為工進后至道具切入工件所花的時間來縮短輔助時間，從而達到縮短節拍時間的目的。

1.2 柔性化進展迅速

數控組合機床的出現與普及，完全改變了過去常用的由繼電器電路組成組合機床的控制系統，同時，也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發生了或正在發生著巨大的變化。這樣，傳統意義上的組合機床剛性自動線和生產線，也具有了一定的柔性。由數控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數控程序來實現自動更換多軸箱、自動換刀和改變加工位置、切削參數、工作循環以及加工行程等，以適應變型品種的加工。1.3 加工精度日益提高

為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具(包括鏜模)的精度，優化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統，采用新的專用刀具和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，自動線提高和監控加工精度的新的重要技術手段就是應用過程統計質量控制(SPC)和空心工具錐柄(HSK)。過程統計質量控制(SPC)是基于工序能力的用于監控工件加工質量的一種方法。目前，在自動線上這種質量保證系統愈來愈多地應用于對整個生產過程中的加工質量進行連續、實時監控。空心工具錐柄(HSK)是一種采用軸向(端面)和徑向(錐面)雙向定位的新穎工具，具有抗彎剛度、扭轉剛度較高和重復精度很高的優點。

1.4 利用率和可靠性不斷改善和提高

為提高加工過程的利用率、可靠性和工件的加工質量，應當采用過程監控，對其各組成設備的功能、加工過程和工件加工質量進行監控，這樣就可以快速的識別故障、迅速的對故障進行診斷，從而盡早預報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時、有效地進行干預，以縮短設備調試周期、減少設備停機時間、避免加工質量偏差。故障診斷技術有很多種，其中，基于知識的故障診斷技術，不僅可以診斷最常出現的故障，它可以對自動線運行中的所有故障進行診斷，確定故障發生的部位與原因，從而為及時排除故障贏得了時間，大大的縮短自動先的停機時間和調試時間。

當前，自動線的控制技術已由集中控制方式轉向分散控制方式。分散控制系統可減少電纜敷設費用(采用總線系統)、減少電氣保養維修費(由于提高了透明度)、省去控制柜臺架(分散控制系統的控制柜直接設置在自動線的加工工位上)和無需設置集中冷卻裝置等，從而節省了很多費用。此外，分散控制系統總體配置簡單，這就有利于加快自動線的投入運行，而且由于這種一目了然的結構配置，產生故障時就很容易確定故障的部位。同時，分散控制系統的標準化和模塊化也有利于提高透明度、降低成本。

2 機械加工誤差產生的主要原因

2.1 工藝系統集合誤差

工藝系統集合誤差包括了三個方面:機床的幾何誤差、刀具的幾何誤差以及夾具的幾何誤差。

機床制造誤差主要包括三個部分:主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。刀具幾何誤差對機械加工誤差的影響隨刀具種類的不同而不同:采用定尺寸刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度;而對一般刀具(如車刀等)，其制造誤差對機械加工誤差無直接影響。夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的幾何誤差對機械加工誤差(特別是位置誤差)有很大影響。

2.2 定位誤差

定位誤差主要包含兩個部分:基準不重和誤差和定位副制造不準確誤差。基準不重合誤差是由于定位基準與設計基準不重合所產生的基準不重合誤差。而定位副制造不準確誤差是工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。基準不重合誤差的方向和定位副制造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。

2.3 工藝系統受力變形引起的誤差

工藝系統剛度及其對加工精度的影響主要包括由于工藝系統剛度變化引起的誤差、由于切削力變化引起的誤差、由于夾緊變形引起的誤差和其他作用力的影響。由于切削力引起的誤差是在加工過程中，由于工件的加工余量發生變化工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統變形發生變化，從而產生加工誤差。由于夾緊變形引起的誤差是指工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當，將引起工件變形，造成相應的加工誤差。

2.4 工藝系統受熱變形引起的誤差

工藝系統熱變形對加工誤差的影響比很大，特別是在大件加工和精密加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50%，這就大大的影響了機械加工的精度。

2.5 調整誤差

機械加工的每一工序都要對工藝系統進行這樣或那樣的調整工作。調整是不可能絕對地準確的，這樣也就會產生調整誤差。在工藝系統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差對機械加工誤差起到決定性的作用。

2.6 測量誤差

零件在加工時或加工后進行測量時，由于測量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測量精度，從而也就產生了測量誤差。

3 總結

在機械加工的過程中，應當注意降低機床、刀具、夾具的幾何誤差，提高刀具、量具、工具、夾具及工件本身的剛度和精度，同時，控制工藝系統受力、受熱變形、刀具磨損、內應力引起的變形、測量誤差。對于精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形;對具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

參考文獻

[1]李玉平.機械加工誤差的分析[J].新余高專學報，2005，(2).

[2]王俊普.智能控制[M].合肥:中國科學技術大學出版社，1996.