1切削力測量技術(shù)現(xiàn)狀分析

切削力測量系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)成：由測力儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和PC機(jī)三部分組成，如圖1所示。測力儀（測力傳感器）通常安裝在刀架（車削）或機(jī)床工作臺上（銑削），負(fù)責(zé)拾取切削力信號，將力信號轉(zhuǎn)換為弱電信號；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對此弱電信號進(jìn)行調(diào)理和采集，使其變?yōu)榭捎玫臄?shù)字信號；PC機(jī)通過一定的軟件平臺，將切削力信號顯示出來，并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

1.1切削測力儀

1.1.1應(yīng)變式測力儀

應(yīng)變式測力儀由彈性元件、電阻應(yīng)變片及相應(yīng)的測量轉(zhuǎn)換電路組成，其工作原理如圖2所示。把電阻應(yīng)變片貼在彈性元件表面，并連接成某種形式的電橋電路，當(dāng)彈性元件受到力的作用而產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片便隨之產(chǎn)生變形，從而引起其電阻阻值的變化ΔR，即

應(yīng)變片電阻值的變化ΔR造成電橋不平衡，使電橋輸出發(fā)生變化ΔU，通過標(biāo)定建立輸出電壓與力之間的關(guān)系。使用時(shí)根據(jù)輸出電壓反算切削力的大小。

1切削力測量技術(shù)現(xiàn)狀分析

切削力測量系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)成：由測力儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和PC機(jī)三部分組成，如圖1所示。測力儀（測力傳感器）通常安裝在刀架（車削）或機(jī)床工作臺上（銑削），負(fù)責(zé)拾取切削力信號，將力信號轉(zhuǎn)換為弱電信號；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對此弱電信號進(jìn)行調(diào)理和采集，使其變?yōu)榭捎玫臄?shù)字信號；PC機(jī)通過一定的軟件平臺，將切削力信號顯示出來，并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

1.1切削測力儀

1.1.1應(yīng)變式測力儀

應(yīng)變式測力儀由彈性元件、電阻應(yīng)變片及相應(yīng)的測量轉(zhuǎn)換電路組成，其工作原理如圖2所示。把電阻應(yīng)變片貼在彈性元件表面，并連接成某種形式的電橋電路，當(dāng)彈性元件受到力的作用而產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片便隨之產(chǎn)生變形，從而引起其電阻阻值的變化ΔR，即

應(yīng)變片電阻值的變化ΔR造成電橋不平衡，使電橋輸出發(fā)生變化ΔU，通過標(biāo)定建立輸出電壓與力之間的關(guān)系。使用時(shí)根據(jù)輸出電壓反算切削力的大小。

摘要：工業(yè)生產(chǎn)中對零件的加工精度和裝配精度要求越來越高，尤其在精密制造領(lǐng)域。隨著零件的設(shè)計(jì)形狀日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的機(jī)場無法滿足精度要求，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域中不可或缺的加工設(shè)備，復(fù)雜曲面的加工可通過多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工中心實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控加工過程中除了對機(jī)床上各個(gè)零件的加工精度和部件裝配精度要求較高，機(jī)床加工過程中的各個(gè)參數(shù)設(shè)置對工件的精度有十分重要的影響。本文結(jié)合傳感器知識對機(jī)床各個(gè)加工位置進(jìn)行檢測，分析各個(gè)工藝參數(shù)對加工精度的影響，設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)床工藝參數(shù)優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高精密加工，為未來數(shù)控加工中參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考，具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；參數(shù)優(yōu)化；分析

隨著我國制造業(yè)不斷發(fā)展，在精密制造領(lǐng)域?qū)α慵木纫笠苍絹碓礁?，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器等關(guān)鍵零部件的制造過程中。通過數(shù)控加工可實(shí)現(xiàn)較高精度的零件的制造，但數(shù)控加工中依然存在加工精度無法滿足設(shè)計(jì)需求的問題。除了數(shù)控加工中心的裝配精度對零件加工精度影響較大之外，在機(jī)床加工過程中由于工藝參數(shù)的設(shè)置對零件加工精度的影響是制約零件精度進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素。因此，零件最終的加工精度與數(shù)控加工中工藝參數(shù)的配置、調(diào)整以及優(yōu)化存在直接關(guān)系。本文首先從機(jī)床加工過程中的檢測入手，獲取加工過程中機(jī)床的狀態(tài)，并根據(jù)機(jī)床的工作狀態(tài)調(diào)整機(jī)床的工藝參數(shù)，使機(jī)床工作在最優(yōu)的加工狀態(tài)下，在不增加數(shù)控機(jī)床功率和負(fù)載的基礎(chǔ)上，提高機(jī)床的加工效率，并獲得最終的高精度工件。

一數(shù)控加工中各參數(shù)檢測

調(diào)整和優(yōu)化工藝參數(shù)之前，首先應(yīng)該獲得機(jī)床當(dāng)前的工作狀態(tài)，若沒有準(zhǔn)確的機(jī)床的工作狀態(tài)，機(jī)床的參數(shù)優(yōu)化就沒有依據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)高精度的零件的加工。因此，本節(jié)主要介紹機(jī)床工作狀態(tài)的檢測方法和檢測參數(shù)。

（一）切削力檢測

摘要：針對難加工長徑比較大的零件，加工時(shí)會造成切削力大、桿件容易發(fā)生變形、桿的尺寸精度難以得到保證等問題，提出了一種合理的加工工藝。主要從工藝路線的選定、裝夾方式的選擇、切削用量的選擇、刀具和刀片的選擇等方面作出了合理的分析，采用一端用三爪卡盤夾緊和另外一端用兩個(gè)中心架輔助支撐的裝夾方式。在切削全過程中，用特殊的車刀以及特殊的冷卻液加工。通過在CW6163普通車床上進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明采用一端用三爪卡盤夾緊和另外一端用兩個(gè)中心架輔助支撐的裝夾方式能夠減小細(xì)長桿在加工中的變形。在該種加工工藝方案中，特制的R38mm車刀、粗精車的切削用量、機(jī)夾式結(jié)構(gòu)車刀、COOlancutO-11型號的切削液以及YG8材料的刀片能夠用來切削難加工材料，并且很好地保證了細(xì)長桿零件的尺寸精度和粗糙度要求。

關(guān)鍵詞：細(xì)長桿；裝夾方式；車刀；加工工藝

細(xì)長桿零件通常是指長度與直徑之比大于或等于25的零件[1]。車削細(xì)長桿零件一直是一個(gè)難題，再加上如果是TC11這種難加工材料，更加劇了問題的嚴(yán)重性。但TC11(Ti-6Al-3.5Mo-1.8Zr)屬于一種馬氏體強(qiáng)化型α+β型兩相鈦合金?？梢栽?00~500℃下長期使用，具有非常強(qiáng)的工藝塑性、組織穩(wěn)定、抗蠕變能力和抗高溫變形能力，抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到1030MPa，多為航空航天零件材料的良好選擇[2-4]。與普通零件相比，TC11鈦合金細(xì)長桿切削性能差，主要表現(xiàn)為鈦合金材料切削變形系數(shù)小，切削中刀具和材料局部之間會產(chǎn)生高溫、高壓、冷作硬化嚴(yán)重、切削力大，這些情況加劇烈了刀具磨損，再加上細(xì)長桿剛度較差、受熱變形較大嚴(yán)重影響了加工精度和表面質(zhì)量[5-6]。喻紅中[7]在折析細(xì)長桿件車削加工方法中，充分分析了零件的結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)以及零件產(chǎn)生的缺陷原因，采用合理的工藝路徑，探索出細(xì)長軸的加工方法。宋宏明[8]在細(xì)長桿的車削加工技術(shù)淺析中，歸納了車削常見缺陷及其原因，并在切削加工方面提出了改進(jìn)措施。梁滿營等[9]在細(xì)長軸切削加工工藝方案研究中，一邊用三爪卡盤，一邊用彈性頂尖的裝夾方式，直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)相結(jié)合的加工方法來加工細(xì)長軸。以上的研究方法都適用加工比較容易切削的材料和小型零件，但實(shí)際生產(chǎn)中，往往會碰到大型、甚至中間有孔的難加工材料零件，比如鉆桿之類的就不太適應(yīng)了。針對以上問題，本文對TC11鈦合金細(xì)長桿零件在實(shí)際生產(chǎn)中，對加工工藝、裝夾方式、受力情況以及刀具選擇等方面，作出了合理的分析，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證得出，該種工工藝可以達(dá)到預(yù)期的加工效果。

1細(xì)長桿在加工過程中工藝性分析

細(xì)長桿在車削過程中的熱擴(kuò)散性能比較差，在車削過程中，會在切削熱的作用下刀具發(fā)生黏結(jié)磨損，從而影響工件的表面粗糙度和加工精度[10]。并且鈦合金TC11材料由兩相組織組成，在切削過程中由于硬度比較大，因此在加工中需要比較大的切削力。以圖1所示的零件為例，只對細(xì)長桿外圓車削部分進(jìn)行進(jìn)行工藝性分析，內(nèi)外螺紋以及鍵槽部分不做分析處理。

1.1加工難點(diǎn)

1引言

隨著現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的高速發(fā)展，薄壁零件能夠具有高強(qiáng)度、重量輕、高承載性等特點(diǎn)，在汽車、國防等工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在要求降低自身重量又不失強(qiáng)度、剛度的航空航天工業(yè)中得到很好的應(yīng)用[1，2]。

2零件工藝分析

圖1為某殼體的局部腔體結(jié)構(gòu)示意圖，該零件采用鋁合金2A12整體加工而成，外形尺寸102mm×170mm×250mm，六面均要加工，且需要多次裝夾，加工完后重量約為1190g，材料去除率高達(dá)90%。該零件腔體最深處為95mm，中間筋2mm，四周壁最薄處達(dá)2mm，底部為5mm×94mm×80mm的凸面，凸面周邊為異型減重腔，底部凸面的加工精度要求是平面度為0.012、腔內(nèi)4根筋的平面度為0.025及兩腔壁平面的平行度為0.04。零件加工后的尺寸相差較大，整體剛度較差，加工時(shí)極易產(chǎn)生振動(dòng)，故該零件在銑削過程中或者銑削后都會產(chǎn)生較大的變形誤差，從而會導(dǎo)致零件的形位公差等難以達(dá)到要求。要保證該零件的加工精度，關(guān)鍵是控制零件在加工過程中由于各類應(yīng)力（切削力和切削熱產(chǎn)生的應(yīng)力、裝夾產(chǎn)生的應(yīng)力以及毛坯的殘余應(yīng)力等）引起的變形。

3工藝流程

從加工工藝角度出發(fā)，合理安排加工工序、加工位置、余量分配、加工路徑等，能減小整體結(jié)構(gòu)件的加工變形[3]。根據(jù)上述分析，加工工藝流程確定如下：備料→粗銑外形及內(nèi)腔→去應(yīng)力退火→精銑外形→數(shù)控銑半精加工→銑削缺口→鉗工→數(shù)控銑精加工→鉗工→研磨→三坐標(biāo)測量。該零件工藝流程主要控制點(diǎn)在數(shù)控銑工藝。為保證加工質(zhì)量及精度：（1）安排粗、精加工及鉗工矯形；（2）先加工內(nèi)腔，再加工外形，以利于提高剛度，防止振動(dòng)；（3）合理安排熱處理，以提高尺寸穩(wěn)定性；（4）零件底部凸面設(shè)計(jì)工藝加強(qiáng)筋，以提高零件的裝夾剛度；（5）采用小直徑銑刀加工，以減小切削力。

隨著科技的發(fā)展，人們對機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高。在機(jī)械加工過程中，誤差的產(chǎn)生不可避免，為了保證零件的加工質(zhì)量，減少各種因素對加工精度的影響，就必須進(jìn)行機(jī)械加工誤差分析，并在此基礎(chǔ)上探尋提升工藝技術(shù)的措施，確保產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)化。在機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、工件和刀具等構(gòu)成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在一定條件下由工人來操作或自動(dòng)地循環(huán)運(yùn)行來加工工件，因此，有多方面的因素會對此系統(tǒng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致刀具和工件的相對位置發(fā)生偏離，出現(xiàn)加工誤差。零件要滿足使用要求，加工誤差必須控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。引起加工誤差的因素很多，而且這些因素往往是綜合地交錯(cuò)在一起或隨機(jī)出現(xiàn)的，對加工精度產(chǎn)生綜合性的影響。所以要解決精度問題，要控制加工誤差，首先必須要分析誤差，找出誤差的規(guī)律，判斷產(chǎn)生誤差的原因，然后再采取相對應(yīng)的措施，達(dá)到減小加工誤差，滿足零件加工精度的目的。

1零件加工誤差的分析

引起加工誤差的工藝因素(原始誤差)很多，影響因素不同，加工誤差的特征也不同，采取的控制措施也不同。1．1誤差分析方法和思路。根據(jù)零件加工誤差的特點(diǎn)，推斷出影響誤差的主要因素，從而采取相應(yīng)措施。這種分析方法稱為單因素分析法。但是在生產(chǎn)中，影響加工精度的因素常常是非常復(fù)雜的，采用單因素分析法很難判斷其因果關(guān)系，更不能從單個(gè)工件的檢查得出結(jié)論，而是要運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行歸納、分析、判斷、總結(jié)，找出其中的主要原因，采取針對性的措施。在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中，通常采用綜合分析法，將單因素和統(tǒng)計(jì)分析法結(jié)合起來。一般先用統(tǒng)計(jì)分析方法，尋找誤差出現(xiàn)的規(guī)律，初步判斷產(chǎn)生誤差的可能原因，然后再用單因素分析法進(jìn)行分析、試驗(yàn)，找出影響加工精度的主要因素。加工誤差的分析思路如圖1所示。第一步，列舉出所有可能的誤差源，并取得量化數(shù)據(jù);第二步，根據(jù)量化數(shù)據(jù)，分析研究原始誤差到零件加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系;第三步，采用合適的手段和方法，測量出零件的實(shí)際誤差值;第四步，對誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并判斷誤差性質(zhì)，找出其中規(guī)律;第五步，采取相應(yīng)的工藝措施消除或減少加工誤差;最后，再次檢驗(yàn)零件誤差［1］。1．2誤差分析的具體步驟。誤差分析的關(guān)鍵在于能否在具體條件下，找出誤差的規(guī)律，判斷產(chǎn)生加工誤差的主要因素，現(xiàn)在結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述綜合分析加工誤差的具體步驟。1．2．1誤差調(diào)查。誤差調(diào)查的目的在于調(diào)查誤差產(chǎn)生的前因后果及環(huán)境，摸清誤差產(chǎn)生的規(guī)律。可以召集有關(guān)人員，召開各種形式的調(diào)查會，大家可以自由討論，集思廣益。通過討論可以了解誤差究竟是一貫存在的，還是最近出現(xiàn)的。如果是最近出現(xiàn)的，是在什么條件下出現(xiàn)的，誤差大小是否有變化，變化有何規(guī)律，等等。誤差出現(xiàn)時(shí)，切削過程是否有所改變，切削用量是否進(jìn)行了調(diào)整，機(jī)床是否進(jìn)行了調(diào)整，刀具是否有所更換，夾具工藝位置是否有所移動(dòng)，工件材料、毛坯質(zhì)量有無變化，等等。此外，還必須到現(xiàn)場仔細(xì)觀察機(jī)床、夾具、工件、刀具及實(shí)際加工情況。在調(diào)查時(shí)，盡量多的測量一些零件樣本，摸清工件的誤差情況，包括其尺寸、形狀或位置的誤差大小及誤差規(guī)律，為分析研究提供第一手的原始資料。1．2．2誤差分析。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，采用綜合分析法進(jìn)行初步誤差分析。首先，采用統(tǒng)計(jì)分析法，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，作分布曲線圖和點(diǎn)圖，從而分析誤差的性質(zhì)、大小及加工過程的穩(wěn)定性。其次，查找出在具體的工藝條件下可能產(chǎn)生這類誤差的所有因素，并對每一項(xiàng)因素采用單因素分析法進(jìn)行分析。分析內(nèi)容包括每項(xiàng)因素所產(chǎn)生的誤差的特征、大小和方向，它們與誤差調(diào)查情況是否吻合。如果不吻合，可以排除;如果吻合，需要進(jìn)一步分析影響的大小，找出可能的主要影響因素。為了便于分析，可以做出因果分析圖，具體做法如圖2所示。誤差分析時(shí)，應(yīng)用分布圖可以判斷誤差的性質(zhì)和規(guī)律，應(yīng)用點(diǎn)圖X－－R，不僅可以判斷加工誤差隨時(shí)間變化的規(guī)律和趨勢，而且還可以判斷工藝過程的穩(wěn)定性。1．2．3誤差的論證。誤差論證的目的主要是針對上述分析得到的主要影響因素產(chǎn)生的誤差進(jìn)行實(shí)際測量，得到量化數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)際測得的誤差數(shù)據(jù)，判斷上述因素對加工誤差的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行進(jìn)一步判斷，排除非主要影響因素，找出其中主要影響因素。誤差論證時(shí)，關(guān)鍵是要設(shè)定合理的測量條件，只有在合理的測量條件下測量的數(shù)據(jù)才有分析價(jià)值。比如論證刀具熱伸長對外圓圓柱度的影響，可以測量刀具加工工件的平均升溫，計(jì)算出刀具的熱伸長量，測量零件的圓柱度誤差，根據(jù)圓柱度誤差與刀具伸長量的對比分析，判斷關(guān)聯(lián)關(guān)系。再如，論證誤差復(fù)映對加工誤差的影響時(shí)，可以選擇加工余量不同的幾個(gè)零件，加工后測量誤差大小，然后分析誤差大小與加工余量的關(guān)系，從而判斷兩者之間的關(guān)聯(lián)性。1．2．4誤差的驗(yàn)證。通過誤差論證，找出影響誤差的主要因素，然后采取相應(yīng)的控制措施，控制加工誤差。為了驗(yàn)證判斷的正確性和措施的合理性，最后還要進(jìn)行誤差驗(yàn)證，只有在采取措施后誤差減小或消除了，才能肯定判斷是正確的，采取的工藝措施是合理的。

2減少誤差、提高加工精度的工藝措施

減少加工誤差，提高零件加工精度，關(guān)鍵在于兩個(gè)環(huán)節(jié)，第一個(gè)環(huán)節(jié)是找出誤差規(guī)律或主要影響因素，第二個(gè)環(huán)節(jié)就是針對第一環(huán)節(jié)的分析結(jié)果采取合理的工藝措施，最后達(dá)到減小誤差的目的。影響零件加工精度的因素(原始誤差)很多，需要對癥下藥才能有效。2．1減少原始誤差對加工精度影響的常用措施。2．1．1調(diào)整誤差。工藝系統(tǒng)中的調(diào)整主要是指工件安裝位置和刀具對刀位置的調(diào)整。調(diào)整的目的是保證工件和刀具在加工過程中保持正確的相對位置。減少這類誤差的主要措施有:(1)采用先進(jìn)的裝置、正確的方法和認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行調(diào)整，確保工件和刀具的正確位置;(2)粗、精加工分開，減小由于切削力的變化引起工件和刀具的位置偏移變化;(3)零件的精加工工序采用基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少工件的裝夾次數(shù)。2．1．2刀具誤差。刀具誤差主要是指切削過程中刀具磨損引起的加工誤差。減少這種誤差的常用措施有:(1)選擇高硬度的刀具材料，提高刀具刃磨質(zhì)量，減緩刀具磨損;(2)合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)，合理安排加工工序，充分使用冷卻液等，降低切削溫度，減緩刀具磨損;(3)盡量選用多刃刀具，增加切削過程的平穩(wěn)性，減少沖擊磨損。2．1．3度量誤差。度量時(shí)產(chǎn)生的誤差稱為度量誤差。減少度量誤差的常用措施有:(1)根據(jù)零件加工精度要求選擇合適的度量工具;(2)采用正確的度量方法和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，對于零件的關(guān)鍵尺寸采取多人測量等措施均可減少度量誤差。同時(shí)要注意平時(shí)對量具進(jìn)行定期鑒定和保養(yǎng)，以便保證量具的精度和使用壽命。2．1．4機(jī)床幾何誤差。機(jī)床幾何誤差主要是指機(jī)床加工時(shí)主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差和傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差等引起的加工誤差。減少這類誤差的主要措施有:(1)對于提高主軸的回轉(zhuǎn)精度，可以換用高精度的靜壓軸承，更換高精度的滾動(dòng)軸承，對滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊等措施;(2)導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差一旦出現(xiàn)，一般情況下不方便調(diào)整，只能采取預(yù)防措施，確保安裝正確，合理使用，注意及時(shí)保養(yǎng)和檢測等措施來推遲這類誤差的出現(xiàn)。(3)機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差只影響內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)，對于外聯(lián)傳動(dòng)加工，可以不考慮傳動(dòng)鏈的誤差。和導(dǎo)軌誤差一樣，一旦機(jī)床傳動(dòng)鏈出現(xiàn)誤差，一般情況下不方便調(diào)整，只能采取預(yù)防措施推遲這類誤差的出現(xiàn)。(4)調(diào)整加工方式，將機(jī)床幾何誤差轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向或完全不影響加工精度的方向。2．1．5工藝系統(tǒng)的受力變形產(chǎn)生的誤差。減少這類誤差的常用措施有:(1)提高工藝系統(tǒng)的剛度。調(diào)整機(jī)床主軸和導(dǎo)軌，提高機(jī)床的剛度;減少刀具的懸伸長度，提高刀具的剛度;合理的裝夾和加工方式，提高工件的剛度;(2)采用合理的工藝措施，減小切削力的大小及切削力的變化。如合理選擇刀具角度和切削用量，可以減小切削力;毛坯分組，使加工余量均勻，可以減小切削力的變化。2．1．6工藝系統(tǒng)的受熱變形產(chǎn)生的誤差。工藝系統(tǒng)在各種熱因素的影響下產(chǎn)生熱膨脹變形，導(dǎo)致工件和刀具之間的理想位置發(fā)生偏移，引起加工誤差。減少這類誤差的常用措施有:(1)控制機(jī)床的熱變形?？者\(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)熱機(jī)床，達(dá)到熱平衡，在熱平衡狀態(tài)下進(jìn)行加工;(2)合理選擇切削用量、加工方式、切削刀具，減少切削熱;(3)在工藝上，粗、精加工分開;(4)控制溫度環(huán)境，在恒溫條件下進(jìn)行加工;(5)采取充分冷卻和強(qiáng)制冷卻措施進(jìn)行散熱。2．1．7內(nèi)應(yīng)力變形誤差。減少內(nèi)應(yīng)力引起的誤差，常用措施有:(1)采取時(shí)效處理和振動(dòng)消除應(yīng)力;(2)粗、精階段分開加工，并安排在不同的工序中進(jìn)行;(3)對于精密零件，不允許采用冷校直，只能采用熱校直。減少原始誤差對加工精度的影響，除了采用上述控制誤差措施外，通常還可以采用均分原始誤差、均化原始誤差、轉(zhuǎn)移原始誤差等方法來減少原始誤差對加工精度的影響。2．2誤差補(bǔ)償措施。在實(shí)際生產(chǎn)中，影響加工精度的因素常常非常復(fù)雜，要找到主要的影響因素并不容易，有時(shí)即使找到了主要影響因素，也不便于直接調(diào)整，這時(shí)可以考慮采用誤差補(bǔ)償措施。從提高加工精度考慮，在現(xiàn)有工藝系統(tǒng)條件下，誤差補(bǔ)償技術(shù)是一種行之有效的方法。誤差補(bǔ)償?shù)某Ｓ么胧┯?在線測量與在線補(bǔ)償、采用校正裝置及其他補(bǔ)償方法等。

3結(jié)語

一、模具材料種類、特性簡介

為便于對后面高效模具加工刀具介紹的理解，有必要對模具材料及加工方式作一個(gè)簡單介紹。

（一）模具類型

模具主要分為以下幾個(gè)類型：大型汽車外覆蓋件沖壓模具、普通塑膠注塑模具、PVC注塑模具、吹塑模具、五金沖壓及板金模具、熱擠壓模具、熱鍛模具等等。

（二）模具材料

每種不同的模具以及同一模具的不同部位所采用的材料有相當(dāng)大的差別，其加工特性也有很大的區(qū)別。模具材料的種類極為繁多，這里只介紹與本文相關(guān)的被加工材料。

大千世界,林林總總的機(jī)械制造產(chǎn)品對機(jī)械制造業(yè)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(chǎn)品是當(dāng)前擺在機(jī)械制造業(yè)面前的重要任務(wù)。任何機(jī)械設(shè)備都是由相應(yīng)的若干個(gè)零件組成,而制造機(jī)械零件需要經(jīng)過一系列的加工工藝過程,如毛坯的制造、機(jī)械加工、熱處理等。機(jī)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(shí)還必須保證加工后的表面(或表面層)滿足一定的力學(xué)、光學(xué)、組織、成分等物理方面的要求。

機(jī)械產(chǎn)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(yīng)該如何去選擇及組合不同的加工方法,以達(dá)到降低成本、提高生產(chǎn)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(jù)現(xiàn)場機(jī)床設(shè)備情況、工件的質(zhì)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(shí)不宜形成擠裂或單元切屑。車削加工時(shí),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(dòng)也大。如果形成單元切屑,則表明在切屑剪切面上的應(yīng)力超過了材料的強(qiáng)度極限。裂紋貫穿了整個(gè)切屑厚度,形成了一個(gè)個(gè)梯形單元切屑。切削力的波動(dòng)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(jīng)塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂,形成不規(guī)則的碎塊狀切屑,切削力波動(dòng)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(tài)來判斷切削條件是否合適。同時(shí)在加工塑性材料時(shí),如果出現(xiàn)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(zhuǎn)化成帶狀切屑。

(二)精車時(shí)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(shí)所不允許的?？梢圆扇〉拇胧?

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對結(jié)構(gòu)材料性能的要求越來越高，引入了很多高強(qiáng)度、高硬度和耐高溫的新材料。這些材料加工時(shí)切削力大，溫升高，刀具磨損嚴(yán)重，加工表面質(zhì)量差，加工精度也難以提高。最突出的問題是加工困難，有些材料幾乎無法加工。加熱切削是克服加工困難問題的特種加工技術(shù)中最有效的方法之一，它為難加工材料的切削加工開辟了一條新的途徑，已用于航宇、兵器、機(jī)械、車輛、化工、微電子及醫(yī)療工業(yè)。當(dāng)前，加熱切削技術(shù)及其發(fā)展在制造技術(shù)領(lǐng)域很受關(guān)注。

1加熱切削技術(shù)及現(xiàn)狀

加熱切削技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展

加熱切削加工方法巧妙地利用了高能熱源的熱效應(yīng)，對被切削材料進(jìn)行加熱，使材料切削部位受熱軟化，硬度、強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形(圖1)。由于加熱溫升后工件材料的剪切強(qiáng)度下降，使切削力和功率消耗降低，振動(dòng)減輕，因而可以提高金屬切除率，改善加工表面的粗糙度。又因刀具耐用度與工件溫度存在一定的關(guān)系(通常，當(dāng)工件溫度在810℃左右時(shí)刀具的耐用度最大)，所以還可延長刀具壽命。

早在1890年就出現(xiàn)了對材料進(jìn)行通電的加熱切削，并獲美國和德國專利。20世紀(jì)40年代，加熱切削在美、德開始進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，證明高溫能使“不可能”加工的金屬提高加工性能，并取得經(jīng)濟(jì)效益。但這個(gè)時(shí)期加熱切削尚處于發(fā)展的初步階段，加工質(zhì)量難以保證，基本上沒有應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。60年代以后，利用刀具與工件構(gòu)成回路通以低壓大電流，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電加熱切削，使切削能順利進(jìn)行。70年代初，出現(xiàn)了一種有效的等離子弧加熱切削，最初由英國研制成功。80年代以后，開發(fā)了激光加熱切削，由于激光束能快速局部加熱，較好地滿足了加熱切削的要求，因而提高了加熱切削技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。

一般熱源

摘要：本文介紹了一種燃?xì)鉁u輪軸承座電極的制造工藝，通過對其結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵尺寸的深入分析與研究，從電極的焊接控制、矩形槽的加工、內(nèi)外圓的磨削、電極的檢測及電極的存儲控制五個(gè)方面詳細(xì)闡述了燃?xì)鉁u輪軸承座電極的加工方法，以期為后續(xù)類似電極的加工制造提供可靠的借鑒。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉁u輪軸承座；電極；焊接；檢驗(yàn)

燃?xì)鉁u輪軸承座是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件之一，整體材料為鑄造高溫合金，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，其內(nèi)型腔中的異型槽加工是其制作難點(diǎn)之一。該異型槽的槽子寬度在2.4mm，深度達(dá)30mm，尺寸公差需控制在0.05mm以內(nèi)，在軸承座中呈三處均布，三個(gè)槽子位置度要求控制在Φ0.05以內(nèi)。常用的冷加工技術(shù)手段很難保證其相關(guān)尺寸合格，目前業(yè)內(nèi)普遍采用電火花技術(shù)進(jìn)行加工。電火花加工技術(shù)的難點(diǎn)其一是電火花加工參數(shù)的控制，其二是電極加工質(zhì)量的控制。如何制造出合格的電極是保證燃?xì)鉁u輪軸承座加工質(zhì)量的前提，本文介紹一種圓環(huán)形并帶有三處矩形槽的電極加工技術(shù)研究。

1電極制造的難點(diǎn)分析

如圖1所示，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座電極為45號鋼與紫銅焊接件，其型面呈圓環(huán)形并帶有三處矩形槽，電極有效工作部分壁厚最薄處僅2.1mm，而其高度達(dá)30mm，尺寸公差要求在±0.03mm以內(nèi)，三處矩形槽的位置度要求控制在Φ0.05以內(nèi)。在電極的生產(chǎn)制造過程中受焊接、加工應(yīng)力等多種因素的影響極易產(chǎn)生形變，尺寸公差及位置度很難控制。特別是電極工作部分紫銅厚度薄、材料軟，在制造、轉(zhuǎn)工過程很容易造成電極變形、劃傷、碰傷，且三段不完整的圓弧形輪廓測量困難等一系列問題是造成燃?xì)鉁u輪軸承座電極制造難度的重點(diǎn)原因。

2電極的加工過程控制