機械加工中問題以及解決舉措

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大千世界,林林總總的機械制造產品對機械制造業提出了越來越高的要求,而如何尋求最佳的途徑去制造所需產品是當前擺在機械制造業面前的重要任務。任何機械設備都是由相應的若干個零件組成,而制造機械零件需要經過一系列的加工工藝過程,如毛坯的制造、機械加工、熱處理等。機械加工的目的是獲得一定的表面幾何形狀,并具有一定的幾何精度,有時還必須保證加工后的表面(或表面層)滿足一定的力學、光學、組織、成分等物理方面的要求。

機械產品某一零件的制造方法絕不像“自古華山一條道”是唯一的,而是我們應該如何去選擇及組合不同的加工方法,以達到降低成本、提高生產效率的效果。以簡單的平面加工為例,它可以采取刨、銑、磨、車等方法。到底要采用哪種方法加工,需要根據現場機床設備情況、工件的質量要求及功效高低等來分析、比較決定。

一、車削加工

(一)車削加工時不宜形成擠裂或單元切屑。車削加工時,如果形成擠裂切屑,在加工表面上會留下擠裂痕跡,加工表面粗糙度值大,切削力波動也大。如果形成單元切屑,則表明在切屑剪切面上的應力超過了材料的強度極限。裂紋貫穿了整個切屑厚度,形成了一個個梯形單元切屑。切削力的波動更大,加工表面的粗糙度值也更大。如果形成崩碎切屑,表明切削層材料未經塑性變形就產生脆性崩裂,形成不規則的碎塊狀切屑,切削力波動很大,并且集中在切削刃上,容易損壞刀具。

在加工過程中可以通過觀察切屑形態來判斷切削條件是否合適。同時在加工塑性材料時,如果出現擠裂或單元切屑,則可用改變刀具幾何角度、切削用量等方法,使切屑轉化成帶狀切屑。

(二)精車時不允許存在積屑瘤。積屑瘤會使工件表面粗糙度值增大,這是精車工件時所不允許的。可以采取的措施:

1.控制加工時的速度,使用很低或很高的切削速度,避開產生積屑瘤的速度范圍。2.適當加大刀具前角、減小進給量、提高刀具表面刃磨質量、選用潤滑性能良好的切削液等。3.材料塑性太大的工件,切削時塑性變形大,容易產生積屑瘤。因此,加工前可將材料進行正火或調質處理,以提高硬度、降低塑性,以抑制積屑瘤的產生。

二、銑削加工

(一)工件平面度超差問題。原因是銑削中工件變形,工件在夾緊中產生變形和銑刀軸線與工件不垂直等。因此,要合理選擇切削用量;增加輔助支承,提高工件剛度;減小夾緊力,精銑前放松工件后再加緊;并注意定位基面是否有毛刺、雜物,是否接觸良好;校準銑刀軸線與工件平,面的垂直度,避免工件表面銑削時下凹,保持平面度符合要求。

(二)垂直度超差問題。用立銑刀銑側面時,銑刀直徑偏小,或振動、擺動,三面刃銑刀垂直于軸線進給銑側面時刀桿剛度不足,都會引起垂直度超差。因此,應選直徑較大的立銑刀,適當減小三面刃銑刀直徑,增大刀桿直徑,適當降低進給量或提高銑削速度,檢查并消除銑刀安裝中可能產生的歪斜。

(三)工件的尺寸超差問題。立銑刀、鍵槽銑刀、三面刃銑刀等刀具本身的擺動會造成尺寸的超差。檢查銑刀刃磨質量,及時更換已磨損的刀具;檢查銑刀安裝后的擺動是否在精度容許的范圍內,檢查銑刀刀桿是否彎曲,檢查銑刀與刀桿套筒接觸面之間是否有毛刺、異物,銑刀端面與刀桿軸線是否垂直等。

(四)銑削速度。1.粗銑時,切削負載大,銑削速度應取較小值。精選時,為降低表面粗糙度值,銑削速度應取較大值。2.采用機夾式銑刀或不重磨式銑刀銑削加工時,銑削速度可取較大值。3.在銑削過程中,如發現銑刀壽命較低時,應盡量減小銑削速度。4.先到結構及幾何角度改進后,銑削速度可以容許適當增加。

三、磨削加工

由于高速、微小,反復切削的結果,在磨削區域產生極高的溫度。被磨削表面的極表層會因高溫而產生許多不良的影響,最常見的是經磨削的表層金相組織發生變化,產生殘余應力,更嚴重的是產生磨削燒傷或裂紋等,因此在磨削中關鍵是如何防止因熱引起的各種問題。磨削加工的特性是磨屑量少,砂輪又是熱的不良導體,所以,大部分磨削熱傳入工件。通過實踐得知,傳入工件的約85%,傳入切屑的約15%。為防止升溫,應采取下列措施:(1)大量使用冷卻能力強的冷卻液;(2)盡量使用大粒度砂輪;(3)降低砂輪速度;(4)減小磨削深度;(5)增大進給量;(6)及時修整表面變鈍、氣孔被堵塞的砂輪。以上條件的選擇與精度的提高會產生矛盾,在磨削加工時必須謹慎。

四、機械加工中的測量誤差

(一)系統測量誤差。指在相同的測量條件下總是以相等大小出現的測量誤差。是可以把握的一種誤差,例如在車削或磨削加工的自動測量中所產生的溫度誤差總是一個恒定的值。這樣一種誤差可以經過計算從測量結果中消除掉。

(二)隨即測量誤差。這種誤差大小不一、無法消除,要反復進行測量求平均值,從而減小誤差。

(三)造成誤差的原因。1.溫度影響。由于熱脹冷縮,物體在不同溫度下的長度不同。因此,測量時標準的溫度規定為+20℃。對于鋼制工件來說,大多數情況下量具與工件的溫度相等就夠了。2.由視差引起讀數誤差。當量具的刻線與工件不在一個平面內時,從側面觀察就能引起判讀誤差。讀數時眼睛一定要平視。3.由于用力不當產生的誤差。量具的測量表面以一個測量力抵住工件。如果用力過大,量具可能變彎,接觸部位可能壓扁。在精密量儀中測量力多半靠一定彈簧可靠的保持為一個始終不變的值。4.位置誤差。量具的測量表面斜對著工件表面,或工件歪放在量具內時,將產生相當大的誤差。

機械加工技術還在不斷的發展,新的加工方法不斷的涌現,從而在效率、精度、成本等諸多方面拓展了人類開發和制造新產品的能力。機械加工中的問題還會不斷的被發現并取得更好的解決。