车削加工中精度的控制

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机械加工精度是指部件加工后的实际几何参数和理想状态下几何参数的接近程度。在机械加工生产过程中族差是不可避免的 Ⅱ何有效减少各种因素对加工精度的影响，对影响机械加工精度的误差因素进行定性分析通过误差分析，掌握其变化的基本规律'从而采取相应的措施减少加工误差。

以下本文重点探讨车削加工时以下四类误差对工件加工精度的影响规律并提出相应的解决方法。

1主轴回转误差1.1主轴回转产生的误差机床主轴是用来装夹工件或刀具，并将运动和动力传给工件或刀具的重要零件，主轴回转误差将直接影响被加工工件的形状精度和位置精度。主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。

主轴的回转误差直接影响被加工工件的形状和位置精度。主轴的角度摆动对加工误差的影响与主轴径向跳动对加工误差的影响相似，主要区别在于主轴的角度摆动不仅影响工件加工表面的圆度误差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差。

主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动三种不同形式的误差。(1)径向圆跳动是主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量。车外圆时它使加工面产生圆度和圆柱度误差。产生径向圆跳动误差的主要原因有：主轴支承轴颈的圆度误差、轴承工作表面的圆度误差等。(2)轴向圆跳动是主轴回转轴线沿平均回转轴线方向的变动量。车端面时它使工件端面产生垂直度、平面度误差。产生轴向圆跳动的原因是主轴轴肩端面和推力轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。(3)角度摆动是主轴回转轴线相对平均回转轴线成-倾斜角度的运动。车削时，它使加工表面产生圆柱度误差和端面的形状误差。

1.2解决对策机床的几何精度只能在-定程度上反映机床的加工精度，因为机床在实际工作状态下，还有-系列因素会影响加工精度。例如。在切削力、夹紧力的作用下，机床的零、部件会产生弹性变形；在内、外热源的影响下，机床的零、部件会产生热变形；在切削力和运动速度的影响下，机床会产生振动等等。因此通过切削加工出的工件精度来考核机床的加工精度，称为机床的工作精度。在车削实训教学中可进行以下工作项目有检验如下：精车外圆的圆度和圆柱度、精车端面的平面度、精车螺纹的螺距误差。机床精度不符合检验项目中所规定的允差值，会使加工时产生各种缺陷，在车削实训教学中，可根据与机床有关的因素进行调整或修理机床。

2刀具的几何误差21刀具磨损误差分析在切削过程中，刀具的磨损是不可避免的。如果单独考虑刀具磨损这个因素，加工外圆时，工件径向尺寸会偏大 2Ax(Ax为刀具在 x方向的磨损量)，z方向的尺寸会产生△z的误差(△z为刀具在 Z方向的磨损量)。加工内孔尺寸会偏小2Ax，Z方向的尺寸也会产生△z的误差。

刀具的磨损是产生刀具的兀.何误差的重要因素，通过研究表明刀具在使用过程中产生磨损都会经历三个阶段。这三个阶段分别为：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。

第-阶段：金属磨合、精磨合阶段。采用特殊工艺，人为控制将金属表面凸出部分磨平。凹处补齐，使接触面，dJI大。光洁度提高。达到减少金属磨损目的。

第二阶段金属磨损稳定阶段。在这个阶段金属磨损极少，磨损量与润滑油、负载、速度、温度等条件有关。

第三阶段：金属磨损加速阶段。由于磨损量日积月累达到-定程度后，就会发生振动，温度升高，金属表面剧烈磨损导致刀具完全失效。

表 1机场助航灯光系统故障神经网络的训练样本输入模式 (故障现象集) 输出模式 (故障原因囊)x2 l x4 x x I l x，f xi a Y，Il l L l 1 0 O 0 O 0 O 0 0 l 0 1 0 l 1 0 0 0 O- - - - 2 0 5 0 l 1 0 5 l l L 0 7 L 1 I l 0 3 1 0 0 l l O 0 03 0 L l 0 0 5 O 5 0 3 O 8 0 3 0 5 0 80 3l 0 7f l 0 l l 0 0 04 0 L 1 0 5 l 0 5 0 3 0 3 0 3 0 0 31 0 31 0 3i 0 7 0 1 0 l 0 05 l 0 5l 0 5 0 l 0 0 8 0 7 L 0 8 0 l 0 30 7 0 1 0 L 0 06 0 5 0 I 1 0 5 0 5 0 7 0 3 O 3 l 0 3 O 7l l0 3 0 1 0 O l 07 L 0 51 0 5 L 0 0 3 l 0 0 5 l j 0 3l 0 7 0 3 00 0 1 08 0 5 0 5l 0 L 1 0 7 0 8 l O 0 30 3l 0 70 3 0 0 O 0中函数 newff创建了-个神经网络。

2.2.3网络的训练与输出结果诊断网络训练过程是-个不断修正权值和阀值的过程，通过调整，使网络的输出误差达到最小，满足实际应用要求。利用表 1中的样本数据进行训练，选用 trainlm作为训练函数，网络训练结果如下：TRAINLM，Epoch 0/5000，MSE 0.280718/le-008，Gradient 1.92244/1e-010图 2网络训练误差变化曲线- 22 -TRAINLM，Epoehl9/5000.MSE 4.603 17e -009/le -008，Gradient2.72203e -007/le -010TRAINLM，Perfor-manee goal met。

图2为该网络训练结果。从结果中可以看出，神经网络经过 19次训练之后，达到了规定的误差 ，代表训练结束，接着进行输出结果和诊表 2故障样本网络输出故障 网络输出节点输出结果1 1.0024 0.0040 O.O019 0.0002 0.00252 0.0014 0.0033 0.0009 0.9988 0.00473 0.0087 1.0038 0.0046 0.0000 O.OOl54 0.0001 0.O011 0.9995 0.0051 0.0058断故障。

输入 Ysim(net，P1；代码，返回输出结果，选择另外4个故障样本进行诊断，故障对应网络输出如表2所示。

以故障 1为例，该故障的5个输出值是由表 1中的样本 1对应的 13个特征值输入神经网络得到的，根据专家经验知识 ，结合本文故障诊断的特点，故障阀值定为 0.90，其中只有 yl1.0024>0.90，其余四个输出值均远小于 O.90，可以看出神经网络诊断结果为故障Y.”，即市电电源无效。其他故障的诊断由此类推，这样-来，所有的故障都能被诊断出来。

3结束语助航灯光作为影响飞机安全起飞降落的关键设备，在发生故障时应眷找出故障原因并解决，提高其可靠性和安全性，保证飞行训练的正厨行。本文将模糊神经网络技术应用于机场助航灯光故障的识别与诊断，诊断结果表明该理论方法对助航灯光故障完全可以正确识别，能够满足灯光故障诊断的要求。另外通过对该诊断系统的多次测试，当输人数据偏离训练样本时，模糊神经网络依然能够给出准确的故障诊断结果，进而证明该理论方法可以应用到助航灯光故障诊断领域，具有很重要的研究价值。

科 技 创 新 2013年第18期1科技创新与应用2.2解决措施在车削实训教学中，确定车刀的正常磨损阶段结束可参考选用以下的方法：第-种方法是直接管擦在车削中工件上是否出现亮点或暗点来判断。如用高速钢车刀加工钢材时，车刀在磨钝以后，就会在工件表面上发生硬啃，常出现-些亮点；而在加工铸铁工件时，表面则暗点，这就表明车刀已经磨钝了。第二种方法是在车削中依靠声音来判断。

在正常情况下，车刀切削工件发出的声音应该是较轻快而均匀的，档发现声音发闷或变沉重或发出不正常的尖叫声，这时往往是车刀磨损加剧了，应使用油石及时背刀。第三种方法是用机动时间对车刀寿命进行控制。寿命就是车削中车刀从锋利磨钝着-过程所用的时间。在批量加工中，用同样车刀车削同样工件，所用的机动时间自然是相同的，这时，可先进行试验(或在实际切削中得出经验)，得出某车刀在某-条件下进行切削，用了多少分钟车刀就会磨损，记下需要用油石背刀的实际，以记下的这个实际为标准，作为控制石油背刀的依据。出现上述三种情况时，就必须对车刀进行修磨。

此外，为了提高成形刀具的刃磨和安装精度，可采用光学曲面磨床进行精确刃磨，通过对刀样板或对刀显微镜，实现成形刀具的精确安装∩选用新型耐磨刀具材料，合理选用刀具几何参数和切削用量，改善车刀几何角度，降低切削力，改善车刀传热性能，使用高速钢车刀时，应充分浇注切削液等，均可减少刀具的尺寸磨损。

3夹具的几何误差3.1夹具误差分析夹具的作用是使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，因此，夹具的几何误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。在设计夹具时，对夹具上直接影响工件加工精度的有关尺寸的制造公差-般取为工件上相应尺寸公差的-71～ 1。

]夹具的实际误差就体现在装夹过程中，由此产生基准不重合误差，定位副制造误差。

(1)基准不重合误差基准分设计基准和工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。

(2)定位副制造误差夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，其实际尺寸(或位置)都允许在规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造的不准确和定位副间配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。

32解决措施夹具元件磨损将使夹具的误差增大。为保证工件加工精度，夹具中的定位元件、导向元件、对刀元件等关键易损元件均需选用商洼能耐磨材料制造。在加工中注意选择合适的夹具，采用正确的夹紧方法。在车切削力测量记录表(车外圆)硬度 HBs 岸位切削力 Kc 单位切削功率工件材料 (N，nm ) w(mfrI5/sⅪ (≤45o1f03tr/r fo 3mm/r碳素结构钢 45合金结构钢40Cr 18H 27 l962 32.7 xl040MnB，180 ⅡⅡi(正火 )工具钢T10A，9CYSi，W 18Cr4V l80 40 2060 343 xl0(退火 )灰铸铁 Hr200 l70 1l18 18.6 xl0铅黄铜 HPb59-1 78 750 123xl0(熟轧 )锡青铜 ZCtn5Po5Zn5 74 700 11xl0(铸造 )铸铝台金ZA1SiTMg 45(铸造) 800 13-5 xl0硬铝台金 LYI2 107(淬火及时效 )注：切削条件切钢用 YT15刀片，切铸铁、铜铝合金用YG6刀片；vc 1.67m/s；VB：0；"/0150、r-75o、hs0o、re0.2 0.25ram。

削实训教学中，选择合适的夹紧力和夹紧力作用点。保证在加工过程中工件位置不发生变化，工作可靠。并增加工件的安装刚性，减少振动例如在加工薄壁工件时加工分为粗车和精车两个阶段粗车时夹紧力稍大些，变形虽然也相应大些，但是由于留有切削余量，不会影响工件的最终精度；精车时夹紧力可稍小些，-方面夹紧变形小，另-方面精车时还可以消除存车时因切削力过大而产生的变形。加工时还可增加装夹接触面积使用开缝套筒或特制的软卡爪，增大装夹时的接触面积，使夹紧力均布在薄壁工件上，因而夹紧时工件不易产生变形。在生产实践中，所需的夹紧力大小，通常按经验或类比法来确定。

4工艺系统本身的误差4.1工艺系统引起的误差分析由于工艺系统是-弹性系统，在加工时由于工艺系统受力变形随之变化而产生加工误差；工艺系统中其它作用力使工艺系统中某些环节受力变形而产生加工误差。

工艺系统在各种热源的影响下会产生很复杂的变形，导致工件产生加工误差。工艺系统的热变形对加工精度的影响主要分为以下几种：①机床热变形引起的加工误差：机床受热源的影响各部分温升将发生变化'由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同程度的热变形破坏了机床原有的几何精度，从而降低了机床的加工精度；②工件热变形引起的加工误差：使工件产生变形的热源；车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，称为热变形。

在车削-般轴类工件时，可不考虑热变形伸长问题。但是，车削细长轴时，因为工件长热变形伸长量大，所以-定要考虑到热变形的影响。不能再工件温度较高时测量。采用合适的切削液是消除热变形的有效方法。车削时合理选用切削液并保证充分冷却润滑，可以改善切削条件；还可使润滑性能增强，使切削区域金属材料的塑性变形程度下降，从而减小已加工表面的粗糙度值。③切削力大小变化引起的加工误差-误差复映。工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致切削力的变化，以外圆车刀切削加工的- 组实验为例，固定切削速度和刀具的几何参数，通过加工不同的材料所测得的切削力数据表可知加工中引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。

当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多。这种现象称为误差复映规律”，所引起的加工误差称为误差复映”。除切削力外，传动力、愦生重力、夹紧力等其它作用力也会使工艺系统的变形发生变化，从而引起加工误差，影响加工精度。

4.2解决措施从原始误差产生的主要来源看，提高加工精度的途径有：减少原始误差；转移原始误差；均分原始误差；均化原始误差；误差补偿等。其中，提高机床精度有两种基本方法：误差防止法和误差补偿法。误差防止法是试图通过设计和制造途径消除或减少可能的误差源。误差防止法在- 定程度上对于降低热源温升，均衡温度惩减少机床热变形是有效的。但它不可能完全消除热变形，