机加工,即机械加工,是一种通过各种机械加工设备对工件进行加工,使其达到预定形状、尺寸和表面质量要求的制造工艺。
加工设备的精度保障
设备选型与校准:在机加工前,要根据加工精度要求选择合适的加工设备。例如,对于高精度的零件加工,数控加工中心的精度通常比普通机床高。同时,定期对设备进行校准,如通过激光干涉仪对机床的坐标轴进行精度检测和补偿,保证机床的定位精度和重复定位精度。一般数控机床的定位精度可控制在 ±0.01 - ±0.005mm 范围内。
设备维护:良好的设备维护是保持精度的关键。定期清洁机床的导轨、丝杆等运动部件,防止灰尘和切屑等杂质影响运动精度。例如,在数控车床上,定期清理丝杆上的切屑和油污,并添加适量的润滑油,可有效减少丝杆的磨损,保证刀具的进给精度。同时,及时更换磨损的刀具和夹具,刀具磨损会导致加工尺寸偏差,例如铣刀磨损后,铣削的零件尺寸会偏大。
加工工艺的优化
合理的工艺路线规划:根据零件的形状、尺寸和精度要求制定合理的加工工艺路线。例如,对于精度要求高的轴类零件,先进行粗加工以去除大部分余量,再进行半精加工和精加工,这样可以减少加工过程中的变形对精度的影响。在粗加工阶段,可以采用较大的切削用量快速去除余量,而在精加工阶段,采用较小的切削用量保证精度。
切削参数的精确控制:切削参数包括切削速度、进给量和切削深度。通过理论计算和实际试验相结合的方式确定最佳切削参数。例如,在车削加工中,过高的切削速度可能会导致刀具磨损加剧和工件表面质量下降,而过低的切削速度会降低加工效率。根据工件材料和刀具材料的不同,合理选择切削速度,如车削铝合金材料时,切削速度可以比车削钢材料时高一些。
刀具和夹具的正确使用
刀具的选择与精度控制:根据加工材料和加工工艺选择合适的刀具。不同的刀具材料(如硬质合金、陶瓷、立方氮化硼等)具有不同的切削性能。例如,在加工淬火钢时,使用立方氮化硼刀具可以获得较好的加工精度和表面质量。同时,要注意刀具的安装精度,刀具安装后的径向跳动和轴向窜动应控制在较小范围内,如数控铣刀的径向跳动一般要求控制在 0.01mm 以内。
夹具的设计与夹紧力控制:夹具的作用是定位和夹紧工件,确保工件在加工过程中的位置精度。夹具设计应符合六点定位原则,确保工件在空间的位置唯一确定。在夹紧工件时,要控制夹紧力的大小和方向,避免因夹紧力过大导致工件变形。例如,在加工薄壁零件时,采用均布的软爪卡盘或专用的薄壁夹具,并适当减小夹紧力,可以有效防止零件变形。
质量检测与反馈调整
在线检测技术:在加工过程中采用在线检测技术,如在数控机床上安装激光测量仪、接触式测头或图像识别系统等。这些检测设备可以实时监测加工尺寸,并将数据反馈给机床控制系统。例如,在铣削加工复杂形状的零件时,通过接触式测头可以检测每个加工特征的尺寸,当检测到尺寸偏差时,机床控制系统可以立即调整刀具的进给量进行补偿。
成品检测与误差分析:对加工后的成品进行全面检测,包括尺寸精度、形状精度和位置精度等方面。常用的检测工具包括卡尺、千分尺、三坐标测量仪等。例如,使用三坐标测量仪可以精确测量零件的三维尺寸和形状误差。通过对检测结果进行误差分析,找出产生误差的原因,如机床精度问题、刀具磨损、加工工艺不合理等,并及时采取措施进行调整。