影響機械加工精度因素與降低加工誤差的措施

石繼盛，張 欣

中捷機床有限公司，遼寧 沈陽 110000

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機械行業(yè)的加工精度也隨著有了更進一步的發(fā)展和延伸，很多行業(yè)都在精準(zhǔn)度上有所提高和關(guān)注，尤其是最近幾年航天、軍工等行業(yè)的逐步完善和改進，機械加工領(lǐng)域?qū)珳?zhǔn)度的要求又有了更加嚴格的要求。在我國機械加工行業(yè)有很多企業(yè)在精密機床的加工精度方面已經(jīng)走到了世界的前列，然而就其總體水平來說，我國生產(chǎn)水平還是相比要落后西方發(fā)達國家。目前在我國所加工的精度通常都要比國外低一二級。就汽缸體孔的精度為例，國外為H6級，而我國為H7級；HRC50-60重載齒輪的精度我國還保持在七八級。一些發(fā)達的國家精度已經(jīng)達到了0.001μm，同時，他們在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面已經(jīng)向原子級的加工精度邁進，而我國的精度才到0.1μm階段。

1 機械加工精度分析

理想的零件參數(shù)和零件經(jīng)過加工之后的參數(shù)相差程度就是通常所說的加工精度，往往在加工過程中因為機械加工設(shè)備以及其他條件的制約，在這些幾何參數(shù)之間總會出現(xiàn)一些加工誤差。誤差的大小直接表明了整個加工過程中的精度的高低。一般情況下，都是把加工精度劃分成3個方面的內(nèi)容來研究，首先是尺寸的精度，它只局限于零部件表面和基準(zhǔn)之間的尺寸誤差；其次是幾何形狀的精度，它只局限于零部件表面幾何形狀的誤差；第三是相互位置的精度，它只局限于零部件表面與其基準(zhǔn)之間的具體位置的誤差。其實無論是用什么器具去加工，誤差是不可避免的，只是我們能夠通過精密的儀器將這種生產(chǎn)誤差減少到的最低，讓所加工的產(chǎn)品靠近理想的幾何參數(shù)，也就是時平常所說的可容許的生產(chǎn)誤差之內(nèi)。

實踐告訴我們，只要造作者能夠認真、仔細的依照生產(chǎn)器具去生產(chǎn)，很多誤差都是可以避免的，精準(zhǔn)度的高低并不完全是機器的精密與否就能達到的，在傳統(tǒng)的機械加工行業(yè)，很多精密的儀器都是通過生產(chǎn)者的細心調(diào)整和精密設(shè)置，才生產(chǎn)出一系列的精密產(chǎn)品，在機械加工過程中，影響整個加工精度的因素有很多。所以我們必須在生產(chǎn)之前對材料和需要加工的零件的形狀、尺寸以及表面之間具體位置都要經(jīng)過嚴格的分析和研究，才能在整個加工的過程中提高精度而降低加工誤差。

2 機械加工精度的影響因素

2.1 加工原理誤差

加工原理誤差通常都是指在使用了近似的切削刃輪廓或近似的成形運動之后，在加工中所產(chǎn)生和引發(fā)的一系列誤差，比如，在滾齒的加工過程中齒輪滾刀都會出現(xiàn)以下兩種誤差；其一，切削刃齒廓近似極易造成造型上的誤差，加上制造上的一些難度，在選用法向直廓基本蝸桿或阿基米德基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿；其二，因為滾刀刃齒數(shù)是有限，所以在實際加工中容易出現(xiàn)一條折線的齒形，這在理論上的光滑漸開線是有著天壤之別的。通過選用近似的切削刃輪廓或近似的成形運動，很多時候都會給加工帶來原理上的誤差，不過這樣可以簡化整個機床和刀具的具體結(jié)構(gòu)，所以他可以大幅度地提高加工生產(chǎn)的效率，在一些經(jīng)驗比較豐富的技術(shù)人員手中甚至還能出現(xiàn)較高的機械加工的精度。所以說，只要將誤差控制在誤差容許的范圍之內(nèi)，讓讓誤差不超過規(guī)定，任何有利的加工方法和手段都可以在生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用。

2.2 主軸回轉(zhuǎn)誤差

機床主軸是刀具或裝夾工件的基準(zhǔn)，同時主軸還能把動力和運動傳給所有需要加工的工件和刀具，因此主軸回轉(zhuǎn)的誤差往往會直接導(dǎo)致和影響整個被加工零部件的精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差通常都是指主軸每一個瞬間的真實回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的一個變動量。它通常都是分為軸向竄動、角度擺動和徑向圓跳動三種形式進行研究和分析的。引發(fā)和產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差原因主要有：軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸幾段軸頸的同軸度誤差、主軸繞度等。不過它們對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小，一般情況下都是隨具體的加工方式而改變的。軸承承載端面和主軸軸肩端面對主軸回轉(zhuǎn)軸線，就極易產(chǎn)生軸向竄動，所以就會產(chǎn)生垂直度的誤差。加工方法的不同，所引起的主軸回轉(zhuǎn)誤差的加工誤差也不一樣。在車床加工內(nèi)孔和外圓的時候，主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差通產(chǎn)還能引起工件的圓柱度和圓度誤差，不過一般情況下是對加工工件的端面不會產(chǎn)生影響的。主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差通常對加工內(nèi)孔和外圓的影響起不到太大的作用，不過對于加工端面的平面度和垂直度則有著至關(guān)重要的影響。在車螺紋的時候，主軸向回轉(zhuǎn)誤差還能導(dǎo)致被加工螺紋的導(dǎo)程產(chǎn)生相應(yīng)周期性的誤差。

3 提高機械加工精度的措施

3.1 直接減少誤差法

直接減少誤差方式在實際生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，是存查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素直進行減少或消除的方法。例如：細長軸的車削，由于受力和熱的影響而使工件產(chǎn)生彎曲變形，現(xiàn)采用“大進給反向切削法”，再輔之以彈簧后頂尖，可進一步消除熱伸長的危害。

3.2 誤差補償法

誤差補償法，是人為地造成的一種新誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中的原始誤差。當(dāng)原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，并盡量使兩者大小相等；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。就是人為地造出一種新的原始誤差.去抵消原來工藝系統(tǒng)中同有的原始誤差，從而減少加工誤差，提高加工精度。

當(dāng)今國際上機械產(chǎn)品的競爭歸根結(jié)底是工藝技術(shù)的競爭。為了盡快提高我國機械加工技術(shù)水平，增強競爭力，筆者針對我國機械加工技術(shù)的現(xiàn)狀，對今后機械加工發(fā)展提出了相應(yīng)對策與建議。以利于使我國機械加工技術(shù)盡快趕上工業(yè)發(fā)達國家的先進水平。

[1]張亮峰，趙建樹.機械加工工藝基礎(chǔ)與實習(xí)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]席子杰.數(shù)控機床加工工藝編程與維修[M].長春：吉林電子出版社，2010.