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基于加工中心精度的零件加工精度分析

摘 要：为提高机械零件加工精度，通过分析通过分析工件在数控洗床、加工中心等装夹位置定位基准和定位原则的基础上，分析了零件加工精度的影响因素。本文首先阐述了定位相关的一些理论基础和实践依据，并以精度测量和比较为方法验证可靠性，最后通过具体的零件实例说明本方法在实际运用中的可行性，是一种快速、有效的精度分析方法。
关键词：机械加工；机械零件；加工精度分析
：TG659 ：A ：1671-2064（2018）17-0000-00
机械产品的加工精度最直接的影响因素就是加工中心的运动精度和尺寸定位精度，在實际的生产应用中需要对几何精度和定位精度添加一定的误差补偿技术，以提高加工中心的加工精度[1]。在通常条件下，机械类零件具有一些很复杂的回转面、孔槽结构等，倘若实际的加工中心的工作能力不能满足零件的加工精度要求，这就需要采用特殊的手段来提高精度加工水平，如通过激光干涉仪等仪器来完成位置精度的标准化检测，在实际的检测完成后，得到的实际数据进行拟合，用来补偿和纠正加工中心的加工误差。本文在此基础上对工作台的误差进行分析，验证加工中心的精度对于零件加工过程的影响因素，以满足所需零件的精度要求[3]。
1零件加工过程的分析
1.1零件设计的精度要求分析
齿轮减速器的零件设计是机械设计的基本内容，其精度要求和各基础件，如轴、齿轮、端盖等构成了齿轮减速器的整体，良好的精度控制能够将各零件的位置保持在正确的位置，且使用性能能够满足正常的使用要求。具体的每一个零件的加工质量将会影响一级齿轮减速器使用性能和使用寿命。举例：该轴承孔的孔距基本的要求是 mm，对应的两个轴承孔的孔径要求分别为 mm和 mm，圆柱度的精度要求为0.006mm，选用的基准为基准孔，其它孔的同轴度要求为 mm，同时要求轴承孔的垂直度要求为0.015mm，若精度没有满足适当的精度差，可能导致一级齿轮减速器运动过程钟的震动和噪音，还有一些过度磨损和发热现象，最终导致整体的使用寿命的下降，因为精度的影响会导致安装精度的偏差，影响整体的工作精度和工作的稳定性。
1.2加工的工艺过程分析
在机械零件的加工方法中，具体的选择性要根据一些加工相关的因素如材料性能、结构设计和具体的精度要求等，减速器零件图，作为一种复杂的机械加工整体，具有各种回转面、平面和孔因素，两个销孔 的位置关系确保了装配关系，其中 和 确保了轴承的安装位置，与孔相关的圆柱度以及基准面等因素直接影响到轴承的安装精度，因此在加工过程中的精度控制具有重要作用[6]。
根据设计过程的参数控制，本文的例子一级齿轮减速器的壳体设计和加工，选用机床型号为VMC1100，基本的加工顺序为以基准面A和销孔作为加工基准，对较小的端面精铣，进而用镗刀加工轴承孔 ，加工中心经过换刀步骤后再加工轴承孔 ，再次的换刀加工直径12mm的孔位和直径为17.5mm的孔位，最后精镗加工孔，完成加工。
1.3加工过程存在的问题
上述的一级齿轮减速器零件图，其中的壳体类零件经过铣、钻及镗等各道工序加工完成后，选用三坐标测量仪器对工件进行测量，孔距标准为150.00mm得到轴承孔距的具体测量结果如表1，其中加工误差需要控制在0.01mm以内，得到的轴承孔距与加工尺寸的基本要求。对存在的问题进行分析，加工中心在孔系加工中的孔距误差的决定性影响因素，本文通过对双激光干涉仪对直线精度进行测量，分析实验得到的数据，得到定位基准和重复定位精度的影响因素关系，从相互影响规律得到立式加工中心几何误差进行补偿的方法。
2加工中心的精度测量
2.1定位基准的选择
为了确定定位基准，首先需要遵守几个原则：第一基准重合原则，要选用加工表面的零件设计基准作为定位基准，利用设计的基准面作为定位基准面，从而可以避免两个基准之间的偏差；第二是统一的基准原则，对于零件的加工过程，往往需要多个加工工序，在此需要选用固定的基准定位，不会因为多个工序而产生基准的转换导致的误差，同时也会减少一定的加工繁琐程度；第三是自为基准原则，在一些精度要求比较高的情况下，选用零件本身的加工表面作为基准，比如在一些研磨和拉孔的工艺加工过程中；第四是互为基准原则，在工件的加工过程中，同一工件可能具有两个高精度的表面。可以将这两个平面作为基准，相互对应，进而加工另一基准，都可以得到高精度的表面。在定位基准的这几个原则中，通常情况下选用基准重合原则，方便加工中心的工序集中，也同时适应于设计基准[7]。
2.2 装夹方式的确定
当装夹方案确定以后，根据工件设计过程已选用的定位基准确定装夹工件时的夹紧方式，并选择恰当的夹具，在夹具的选择中需要考虑几点：在刀具的进给运动时，装夹结构不能影响刀具的运动，加工部位要敞开；夹紧变形也是要考虑的因素之一，通常情况下的机械加工，切削力较大，要避免因为夹紧力而导致的加工精度影响，在夹紧点的选择中，需要避免夹紧作用在悬空状态；对于夹具的要求，需要体现夹具的装卸工件的稳定性和可操作性，装夹时间需要很小以免对正常的加工效率造成影响，在加工中心的装夹装置中需要尽可能的实现快速夹紧；多工位加工状态的夹紧，对于一些小型工件的加工具有重要意义；夹紧过程的结构简单化，通常所用的夹具包含三爪卡盘等设备，对于加工精度要求较高的情况下需要采用专门的夹具，专用铣床夹具是为了适应较高精度的关键加工工序所设计的夹具，保证加工精度和提高生产效率；夹具应便于在机床工作台上装夹。数控机床矩形工作台面上一般都有基准T 形槽，转台中心有定位圈，工作台面侧面有基准挡板等定位元件，可用于夹具在机床上定位。夹具在机床上的固定方式一般用T 形槽定位键或直接找正定位，用T 形螺钉和压板夹紧。夹具上用于紧固的孔和槽的位置必须与工作台的T 形槽和孔的位置相对应[8]。
3实例分析
在机械产品零件的实际加工中，零件加工精度往往受到多种因素的影响，本文根据多种检测方法提出了一种在零件的加工中采用编程代码对位移误差进行补偿的方法如图2所示的专用的铣床夹具定位。在数控程序的代码编制中，人为有效的加位移偏差，得到可靠和有效的工件。根據上图1所示，以齿轮减速器的壳体零件作为实例进行程序验证，程序代码如下所示：
对加工得到的轴承孔具体尺寸测量，通过分析几个测量仪的测量结果，轴承孔孔距的测量结果如下表2，针对位移量进行适当的编程补偿，补偿后的结果满足实际的精度要求，从而解决实际加工中的尺寸精度问题，为后期的装配和正常运转奠定基础。
本文是根据壳体零件具体的加工工艺，提出新的尺寸精度补偿方法，采用孔加工的代码位移补偿，补偿完成后用激光干涉仪对位置精度检测，验证程序的可靠性，对实际的加工过程具有重要意义。
4结语
本文针对加工中心进行了大量的研究，基于加工中心所具有的的工序集中和生产效率较高等优点，为了实现尺寸的精准，在考虑加工中心的优势的，充分实现产品加工的高质量性能。文中对各种回转体和壳体类零件进行了尺寸的分析，虽然测量尺寸不同，精度不同，但是都是在充分发挥加工中心的优势，得到更加高精度的产品，虽然有了部分改进但是还有进步的空间，今后需要更加的提炼和总结精度分析的方法，得到优质的产品。
参考文献
[1]丁燕.工件在加工中心上装夹定位基准选择与原则实例浅述[J].价值工程，2010， 29（27）：248-248.
[2]张国政，周元枝.轮辋数控加工工艺分析及其加工中心夹具设计[J].机床与液压，2014，（14）：30-32.
[3]徐国庆.乘用车启动电动机支架数控加工工艺优化分析[J].制造技术与机床，2013，（11）：153-156.
[4]郭伟民，武同，李义龙，等.加工中心上定位基准的确定[J].机床与液压，2016，44（20）：70-72.
[5]袁礼彬.加工中心专用夹具设计的研究[J].新技术新工艺，2009，（11）：59-61.
[6]陈庆军.铣削多个零件加工中心专用夹具设计[J].山东工业技术，2017，（2）：6-6.
[7]陆叶.细长支架零件铣削夹具的设计[J].机械研究与应用，2017，30（2）：117-119.
[8]杨怀忠，付孟强，高伟，等.镗铣加工中心平旋盘定位误差精度诊断与维修[J].设备管理与维修，2017，（14）：108-109.

-全文完-