試論提高機械加工精度的措施

林密葉　劉憲訪

摘 要：零件的加工過程會受到很多因素的影響，加工精度也會隨之發生改變。不同的機械加工工藝會大大影響零件的加工精度。本文對影響機械加工精度的因素和提高機械加工精度的措施進行分析。

關鍵詞：機械加工；精度；工藝

由于機械加工過程會存在各種誤差，導致刀具和被加工件偏離正確位置而達不到加工精度要求。加工精度是指零件加工后實際幾何參數與理想幾何參數的符合度，我們將對影響機械加工精度的不利因素進行分析，并提出提高機械加工精度的措施。

1 影響機械加工精度的因素分析

1.1 加工原理的誤差

加工原理誤差是指因采用近似成形運動或者近似切削刃輪廓進行加工而導致的誤差，如切削刃齒廓近似造型上的誤差或由于滾刀齒數有限所帶來的加工原理上的誤差[1]。有時候，簡化機床或刀具結構可以提高生產效率，即使帶來加工原理上的誤差，只要把誤差控制在規定精度范圍內，這種簡化方法仍然值得在生產中推廣和應用。

1.2 機床誤差

（1）主軸回轉誤差。主軸回轉誤差是指主軸實際回轉軸線和理想軸線的偏移量，一般有三種基本形式：純角度擺動、純徑向跳動和軸向竄動。影響主軸回轉精度的因素源自軸承間隙、軸承本身誤差、軸承間同軸度誤差、軸孔和軸頸同軸度誤差、主軸系統的熱變形和剛度等，其中對主軸回轉精度的影響程度會隨著加工方式的改變而改變。

（2）機床導軌誤差。導軌是用來確定機床一些主要部件相對位置的參考基準，也是運動基準，導軌誤差是指導軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的偏差，主要有：導軌在垂直面內的直線度誤差、水平面內的直線度誤差、前后導軌的平行度誤差（扭曲）、導軌與主軸回轉軸線的平行度（或垂直度）誤差，這些誤差都會導致加工精度降低。

（3）機床傳動鏈誤差。該誤差是指機床內傳動鏈始末兩端的傳動元件間存在相對運動的誤差，通常用傳動鏈末端元件轉角產生的誤差量來計算，其產生原因有很多，通常為傳動元件的制造誤差、元件的裝配誤差和磨損等。

1.3 刀具幾何誤差以及調整誤差

刀具幾何誤差來自于刀具的制造和安裝。刀具的尺寸精度會影響工件的尺寸精度，刀具的形狀精度會影響工件的形狀精度和加工精度。

而在工序調整時所帶來的誤差叫做調整誤差，對于調整誤差而言，一次調整產生的誤差一般不會對一批工件造成影響，但多次調整的大批量加工過程中，由于每次的調整不可能完全相同，所以會產生調整誤差。

1.4 定位誤差

定位誤差通常源自于兩個方面：一是基準不重合誤差，當定位基準與工序基準不重合時產生的加工誤差稱為基準不重合誤差，在加工過程中需要選取工件上的諸多幾何要素作為定位的基準，如果所選用的定位基準和設計的基準不相符，就可能導致基準出現不重合誤差；二是定位副制造不準確所導致誤差，一般夾具上的定位元件不會絕對符合基本尺寸，而且它的實際尺寸或位置也會在規定的公差范圍內變動，夾具定位元件和工件定位面組成定位副，由于定位副制造不準確及定位副配合間隙導致工件位置的最大變動量，這種誤差稱為定位副制造不準確誤差。

1.5 工藝系統的變形

（1）受力變形的影響。工藝系統在切削力、傳動力、夾緊力、慣性力等力的作用下，會產生破壞切削刃和工件之間正確位置關系的變形，一般有以下幾種形式：受力點位置變化產生的工件變形、毛坯材料硬度不均改變切削力以及誤差復映等，均給工件加工帶來不可避免的誤差。

（2）熱變形的影響。工藝系統也會在各種熱源影響下產生復雜的變形，工藝系統的熱變形也會對加工精度產生影響，如：由于機床受熱源分布不均使機床部件發生不同程度的熱變形，破壞機床原有幾何精度而造成的誤差；工件的熱變形引起的誤差；刀具熱變形使切削部位溫度劇增而引起的誤差。

2 提高機械加工精度的工藝措施

2.1 減少原始誤差

減少原始的誤差可以提高加工零件時所使用的機床的精度，提高量具、夾具以及工具的本身精度，還應控制好工藝的系統受熱、受力變形而帶來的誤差，同時還可以減少刀具的磨損、減小內應力所引起的變形誤差，盡可能的降低測量誤差等這些都是減少原始誤差的方法[2]。為了能提機械加工的精度，可以對會產生加工誤差的工序進行分析，針對不同的情況導致加工誤差出現的情況提出解決的[2]。

2.2 分化或均化原始誤差

為了能提高同一批的零件的加工精度，可以采用分化一些原始誤差的方法來提高加工精度。在加工時對精度要求較高的零件表面，應當采取在一些方法來分化原始誤差。

（1）分化原始誤差（分組）法。根據誤差所反映出的規律，在加工時可以將工序的工件或毛坯尺寸的經測量按大小分為幾組，每組的工件尺寸范圍就會縮減成原來的幾分之一[3]。然后再按照各組的誤差范圍來分別對刀具相對與工件的準確位置進行調整，這樣可以讓各組工件的尺寸在分散后分散中心范圍卻保持一致，從而讓整批工件的尺寸的分散范圍有明顯的縮小。

（2）均化原始誤差。這種方法的過程就是通過加工讓被加工表面上的原有誤差在加工過程中不斷被平均化的過程。其原理就是通過有一些密切相關聯的工具或工件表面的相互檢查和比較，并從關聯中找出它們之間存在的差異，然后再對其進行修正加工或者準加工。

2.3 轉移原始誤差

轉移原始誤差法的實質就是將重要的誤差轉移到非重要的工序或者非敏感方向上面。將原始誤差轉移到非敏感方向[4]。在加工的過程中應想辦法使其轉移到不重要的加工誤差的非敏感方向，這樣可以很大程度上提高加工的精度。

2.4 減小定位誤差

在機床上對工件進行加工的時候，應當選擇工件上的一些幾何要素來作為加工時的定位基準，因為一旦所選用的設計基準與定位基準不重合，就會出現基準不重合誤差；定位副制造不準確導致的誤差。夾具上的所有定位元件不會全部按基本尺寸做的絕對準確，所做出的產品的實際尺寸都會在允許的公差范圍內變動[5]。夾具定位元件與工件定位面共同構成了定位副，由于定位副制造時的不準確性與定位副之間的配合間隙所引起的工件最大位置的變動量，就叫定位副制造不準確誤差。

2.5 減小加工誤差

機床的部件包含了很多的零件，目前還沒有一種簡單的計算方法來計算機床部件的剛度，大部分都是通過實驗的方法來確定機床部件的剛度[6]。

兩曲線線間所包容的面積就是卸載循環和載加載中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；在第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載時的起點，這就說明還是存有殘余變形存在，在經多次加載于卸載之后，加載的曲線起點才能與卸載曲線的終點重合，殘余變形這才逐漸減小到零，在加工剛度不足的工件時需要增加輔助支撐，讓輔助支撐的反作用力與刀具對工件的作用力抵消，從而讓工件的變形量降低。

3 結束語

在機械加工中，誤差是不可避免的，只有對誤差產生的原因進行詳細的分析，才能采取相應的預防措施減少加工誤差，提高機械加工精度。

參考文獻

[1] 于新梅.編制機械加工工藝規程的幾點心得[J].經濟技術協作信息，2008（31）.

[2] 秦云，趙超峰.機械加工中獲得零件加工精度的方法[J].中國科技信息，2009（15）.

[3] 劉傳紹.機械制造工藝學[M].電子工業出版社，2011.

[4] 李玉平. 機械加工誤差的分析[J] .新余高專學報，2005，（4）：27-30.

[5] 歐陽雪娟，熊海良，楊愛萍. 關于工件以外圓定位的定位誤差分析[J]. 江西煤炭科技. 2007（03）

[6] 侯志楠.影響機械加工精度的幾種因素及其相關對策研究[J]. 教育教學論壇. 2010（18）