對車外圓產(chǎn)生誤差的兩點探究.doc

對精車外圓產(chǎn)生誤差的兩點探究機械零件的加工必須要保證零件達到圖樣的要求，滿足其加工精度。而尺寸精度、形位精度和表面粗糙度是檢驗零件加工精度最主要的三個方面。三者任何一項達不到要求都會造成零件質(zhì)量的下降或報廢等問題。其中形狀和位置精度可以通過設(shè)備，夾具，刀具，工藝等來加以保證,而尺寸精度和表面粗糙度的控制就要看車削人員的技術(shù)了！他們往往在謹慎操作后精度仍達不到要求，結(jié)果根據(jù)現(xiàn)行的書本知識卻找不到誤差產(chǎn)生的原因。本人通過多年的實踐經(jīng)驗和教學(xué)實驗探究，結(jié)合大量的數(shù)據(jù)和市教研組同行的交流分析，發(fā)現(xiàn)造成零件加工誤差的因素很多，除了書本上總結(jié)的因素外，還有另外兩點因素的存在。下面是書本上羅列的機械零件在車削加工時（僅以車削加工為分析對象）造成加工誤差的原因分析，我們把它匯總敘述如下： 1、 尺寸計算錯誤或刻度盤操作錯誤這里包括：看錯圖紙；圖紙尺寸計算錯誤；機床刻度盤松動；操作刻度盤時，未消除其傳動間隙等幾個方面。2、 量具誤差或測量技術(shù)誤差這里包括：使用量具前未校準量具；沒有掌握量具正確的使用方法；比方說常用量具游標卡尺的使用，其尺身上鎖緊螺釘?shù)乃删o度是影響測量誤差的關(guān)鍵因素；使用千分尺時，測量力的手感也很關(guān)鍵；測量時的量點位置是否正確和閱讀數(shù)值時的視線是否正對刻線等等也會有誤差。以上兩方面的誤差是初學(xué)者容易產(chǎn)生的，下面的幾方面的誤差因隱蔽性較大，所以不容易引起切削加工人員注意，有時即使我們注意了，也不容易把握它的度。3、 刀具角度誤差和刀具磨損鈍了產(chǎn)生誤差刀具角度對切削加工的多方面影響都很大，刀具角度要根據(jù)其本身材料結(jié)合工件材料和加工性質(zhì)等多方面綜合選擇的。刀具角度的改變對切削刃口的鋒利程度，切削力的大小，切屑厚薄和切屑變形的大小，表面粗糙度的優(yōu)劣影響都比較明顯，對刀尖強度和散熱性能的影響也較突出，但是其對尺寸精度的影響是比較隱蔽的，如刀具磨損鈍了產(chǎn)生尺寸誤差和刀尖裝得是否對準機床的旋轉(zhuǎn)中心，對尺寸和表面粗糙度的影響也是比較大的，在數(shù)控機床加工中，書上曾經(jīng)特別提到過車刀要嚴格對準中心這一點。4、 加工系統(tǒng)的剛性不足導(dǎo)致誤差； 加工系統(tǒng)的剛性包含機床、工件和刀具三個方面。機床的功率與切削力的大小比較，工件的剛性與刀具的剛性不足所引起的誤差，尤其加工大余量的工件或者是易變形的工件時要注意處理好切削用量、刀具角度及夾具等的合理應(yīng)用。5、 工藝系統(tǒng)的熱變形引起的誤差； 工藝系統(tǒng)是指包含機床、工件和刀具及其他一些方面所組成的整個切削加工體系。機械加工中，工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下會引起熱變形，從而破壞刀具與工件相對運動的準確性，而引起了熱變形加工誤差，這個熱變形產(chǎn)生的誤差還是比較大的。比方說熱變形使機床各部件的相互位置發(fā)生變化，這個變化會導(dǎo)致機床的精度誤差，在加工時，這個誤差會映射到工件上形成加工誤差；工件的受熱變形直接造成尺寸誤差和形狀誤差（有熱變形伸長量的計算公式或熱脹冷縮作參考）；刀具在切削熱和摩擦熱的作用下體積膨脹，硬度下降，耐磨性下降，刀具壽命下降同時造成加工過程中尺寸變化的誤差。所以消除熱變形產(chǎn)生誤差的方法就是減少熱源對切削加工的影響。諸如采用冷卻液、改進刀具角度、選用合理的加工工藝，采用彈性夾具等進行加工，有條件的最好在恒溫車間中加工，以消除環(huán)境溫度變化對加工帶來的影響，最好的選擇是使加工環(huán)境的溫度和零件使用環(huán)境的溫度相近。6、 工件殘余應(yīng)力引起的誤差； 一般情況下，當(dāng)零件精度要求不是很高時，這一項可不予考慮，這主要是切削力和切削熱的相互作用而導(dǎo)致的金屬內(nèi)部組織發(fā)生的不均勻的體積變化。應(yīng)力集中使零件處于不穩(wěn)定狀態(tài)，即使在常溫下，零件的內(nèi)部組織也在不斷變化，原有的加工精度也會逐漸下降形成加工誤差。殘余應(yīng)力對零件或機器的精度影響成正比例關(guān)系，對零件或機器的使用壽命影響也比較大。加工時，我們可以選用合理的刀具角度、切削用量和較為剛性的加工方法以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，或安排時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力對零件質(zhì)量的影響。7、 機床本身精度誤差導(dǎo)致的誤差等。 機床本身的精度誤差所導(dǎo)致的誤差是多方面的，這只能校驗或修理機床的各部分精度來減少誤差的產(chǎn)生只要保證機床在最好的狀態(tài)下工作即可。 上述七大方面的分析可以說是比較全面的，然而當(dāng)我們在盡可能排除上述幾點誤差產(chǎn)生的可能后，加工下來的零件仍然還有超差時，我們會采用誤差的分析方法來說明：可能是上面產(chǎn)生誤差原因中的一點沒有排除好，也許是綜合的幾點沒有排除好。我們是否想過還會不會有其它的因素存在呢？也就是說上述七點有時并不一定能完整地說明誤差產(chǎn)生的具體原因。那么到底還有其他什么因素導(dǎo)致尺寸超差呢？在實際加工中，有很多同志車好了外圓的尺寸精度，但是粗糙度不一定能控制好，而粗糙度車好了，尺寸精度卻經(jīng)常會超差。這又是什么原因呢？我們現(xiàn)在以硬質(zhì)合金車刀車削為例，這類刀具在使用時有一個現(xiàn)象：就是當(dāng)我們選擇的車削速度較快，進給量不變，切削深度稍大時，會得到較好的表面粗糙度，可是在同等的切削速度、進給量下，當(dāng)切削深度較少或是接近零點零幾毫米余量的時候，表面粗糙度卻差別明顯，經(jīng)常會導(dǎo)致表面粗糙度有拉毛或劃痕等不理想的效果，而且尺寸精度還不容易控制。本人通過多年教學(xué)實踐和實際加工經(jīng)驗反復(fù)驗證，發(fā)現(xiàn)切削用量對加工精度的影響比較明顯，即精車時切削用量的選擇上沒有引起我們的注意。只要我們注意這方面的問題，就可以明顯提高車削加工的尺寸精度和表面粗糙度。這里寫出供大家分析、探討和交流。我們知道切削用量的選擇對切削加工的重要性可以說是重中之重。切削用量三要素之間搭配的好壞也是衡量一個車工技術(shù)水平的重要標志之一。為什么說是標志呢？它要根據(jù)機床的功率、加工的性質(zhì)、刀具材料、工件材料和還有刀具幾何要素、工件的形狀和加工余量的多少等一系列參數(shù)來綜合衡量后，依據(jù)這些要素才進行選擇的。它選擇的好壞對生產(chǎn)率、加工質(zhì)量等各方面都影響深遠。所以說：切削用量三要素之間的選擇搭配是每一個車削加工者都要特別注意的地方。一般的外圓加工是先試切削三五毫米左右長的一小段外圓，停車測量后再進給車削，一刀精車到尺寸也叫試切削法。這是一般精度零件加工時的車削方法，可是很多人把它應(yīng)用到精加工中去，這樣雖然節(jié)約了走刀時間，提高了生產(chǎn)率，但是容易造成尺寸誤差和表面粗糙度的不統(tǒng)一！因為在接刀時，存在切削用量的變化而引起切削力變化現(xiàn)象，導(dǎo)致尺寸誤差和表面粗糙度值不一致等問題的產(chǎn)生！精車外圓時，要同時保證外圓的尺寸精度、形位精度和較好的表面粗糙度，切削用量的選擇至關(guān)重要。它的選擇上存在一個不易引人注意的技巧問題。即分二刀均等地精車外圓。本人無論在生產(chǎn)中還是在教學(xué)中都百試百爽！其缺點是增加了走刀時間，其優(yōu)點是既可以保證零件的尺寸精度又可同時保證零件的表面粗糙度。把精車余量均等地分二次進刀的順序是：第一步，測量精車余量（必須要保證外圓不能有太大的跳動，否則要車掉跳動以后再開始第一步）；第二步，把精車余量分成兩等份；第三步，精車第一等份精車余量；第四步，測量并在中拖板上進給應(yīng)加工的余量（即第二次終精加工）。這里要注意：必須要保證兩次加工要盡量用相同的切削速度、切削深度和進給量，這樣就可以同時保證尺寸精度和表面粗糙度達到加工精度要求。其原理是保證精加工的兩刀盡量在相近的環(huán)境下切削。這樣才不會因切削要素的不同而造成尺寸和粗糙度的誤差。因為：只要加工系統(tǒng)的間隙存在或者加工系統(tǒng)的形變存在，切削用量三要素中任何一個要素量的改變都會引起尺寸精度的變化。車削速度、切削深度和進給量任意一個要素的改變都會引起切削力的變化，而切削力的變化引起車床間隙或者讓刀量產(chǎn)生變化，而且對尺寸精度和表面粗糙度的影響都比較大，有時尺寸誤差達十幾絲，表面粗糙度的誤差也很明顯。在生產(chǎn)實踐中，有些車削技術(shù)人員在批量精車外圓時經(jīng)常會采用在中拖板或者刀架上打上百分表來控制尺寸精度，可是由于工件上加工余量的不同實質(zhì)上是切削用量之切削深度發(fā)生改變，這時也會造成尺寸誤差，他們往往百思不得其解。因此，在批量生產(chǎn)條件下，為了提高生產(chǎn)率，一般在精加工余量的要求中，盡量保證精加工余量相等也不是沒有道理的。通過多次加工驗證后你會發(fā)現(xiàn)，均等地分二次進刀對保證外圓的尺寸精度、形位精度和較好的表面粗糙度是多么地實用。因此，在單件小批量加工中，掌握分兩刀精車外圓的方法是非常有有效的。這一點也同樣適用于內(nèi)圓柱面的加工，也同樣適用于其它冷加工（銑、鏜等工種）技術(shù)人員的使用，尤其適用數(shù)控編程技術(shù)人員的使用，而且適用于生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)，且效果明顯。因其可操作性較強，所以每個操作人員都應(yīng)該在生產(chǎn)加工中驗證它的合理與否。我也相信：可能也有很多冷加工人員在有意或無意中應(yīng)用這個切削用量的分解技巧技術(shù)，只是沒有寫出來而已。我這里把它寫出來并加以分析綜述，希望能夠給沒有理解這一點的機械制造業(yè)同行一個借鑒和參考，來促進我們機械制造業(yè)整體技術(shù)水平的提高，為我們機械制造業(yè)水平的提高盡一份力，為我國機械制造業(yè)的興旺發(fā)達作一點貢獻！綜上所述，精車外圓時產(chǎn)生尺寸超差的因素是多方面的，有時我們沒有辦法去分析并區(qū)分出是那點原因?qū)е碌募庸ふ`差。我們要保證尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求，就必須掌握產(chǎn)生誤差的各方面原因分析，不但要知其然，還要知其所以然。我們要把理論分析與實踐技能有機地結(jié)合起來，融會貫通，形成比較完整和系統(tǒng)的知識，這樣才能達到真正掌握冷加工技巧的一些要點和提高一些質(zhì)量問題分析的能力。精加工時車刀刀尖是否應(yīng)該嚴格對中心我們車削加工人員都知道：“車工一把刀”。這句話是說明車刀對車工的重要性。它這句話里含有以下幾個方面的意思：選刀；磨刀；裝刀；選擇切削用量進行加工用刀；護刀。即關(guān)鍵在使用好一把刀，這里面每一點都涉及了較大的知識點，任何一點稍有不慎就會引起加工精度下降或其他諸如生產(chǎn)效率下降等問題！這里需要說明的是第三點：裝刀它最不容易引起人們注意?？墒窃诰囃鈭A時，我們在安裝車刀時，不但要注意刀具的伸出長度與剛性能否滿足加工需要外，也要考慮刀具的安裝角度是否合理，同時還要滿足刀尖嚴格對準工件的旋轉(zhuǎn)中心這個問題。為什么要車刀刀尖要嚴格對準機床的旋轉(zhuǎn)中心呢？ 我們大多數(shù)人都有這樣的實踐經(jīng)驗：車外圓時，車刀刀尖稍高于機床的旋轉(zhuǎn)中心比較好。他們理解為：粗車時的目的就是盡量快地去除加工余量，其加工精度一般要求不高，為此我們要增加刀頭的強度，加大切削用量來提高生產(chǎn)效率，同時還要保證刀具耐用度，延長刀具的壽命等好處，而所有這些，只要刀尖稍高于機床旋轉(zhuǎn)中心就可達到上述目的，因此潛意識中這句話已經(jīng)根深蒂固了，可是在對精加工外圓時車刀是否應(yīng)該嚴格對準機床的旋轉(zhuǎn)中心這個問題上，多數(shù)人卻沒有去深考慮！在高級車工技能訓(xùn)練一書中也提到：精車外圓時車刀刀尖不能高于工件的旋轉(zhuǎn)中心，可以稍微低于工件的旋轉(zhuǎn)中心，但低于尺寸不能超過工件直徑的三十分之一。這句話一方面說明刀尖高中心會因后刀面與已加工表面間的摩擦增大會引起表面粗糙度質(zhì)量下降；另一方面也說明車刀低于機床的旋轉(zhuǎn)中心時，還可以減少工件的表面粗糙度，所以是可行的。然而車刀刀尖不對準機床的旋轉(zhuǎn)中心，卻會產(chǎn)生一定的尺寸誤差。這個尺寸誤差我們可以通過下面簡單的一個車削剖面圖來說明。由圖可知：有大、小外圓各一個，其中大D為待加工外圓直徑尺寸，小d為已加工外圓直徑尺寸，并且有AB長度大于CD長度。刀尖高于旋轉(zhuǎn)中心尺寸，直徑由車到d時，測量計算即進給（D-d）/2等于圖上CD長尺寸。而刀尖從A點進給（D-d）/2尺寸時，其刀尖并沒有落在B點，而是落在AB上的F點，AF長度等于CD長度，即實際上已加工外圓直徑還大于d，具體誤差多少這與刀尖高于工件旋轉(zhuǎn)中心尺寸AE和切削深度（D-d）/2和工件外徑尺寸的大小有關(guān)，還與后角的大小等許多要素有關(guān)，書上有公式可以計算。經(jīng)實踐證明這個誤差是很明顯的，比較其數(shù)值的變化就說明了這一點(有興趣的同志可以舉幾個加工實例去測量計算并驗證比較一下)。因為這