提高機(jī)械零件加工精度的方法探討

摘 要：零件是構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)功能的基本單位，其表面的加工精度將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的使用性能。在零件進(jìn)行加工時(shí)，其加工精度受多方面因素的制約，采取恰當(dāng)?shù)姆椒ㄌ岣邫C(jī)械零件的加工精度，保證零件成品質(zhì)量滿足使用需求便成為制造企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)象。文章從影響機(jī)械加工精度的主要因子切入，對(duì)提高零件加工精度，縮小其加工誤差的方法針對(duì)性的給出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；加工精度；誤差；提高方法

引言

機(jī)械產(chǎn)品在進(jìn)行組裝和拆卸過(guò)程中，均是以零件為基本單位來(lái)進(jìn)行，因而零件加工質(zhì)量的好壞將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能發(fā)揮。衡量機(jī)械零件加工質(zhì)量的指標(biāo)，主要包括有零件加工精度及其表面質(zhì)量的要求等方面，而零件加工精度對(duì)加工質(zhì)量的影響占主導(dǎo)地位。

1 機(jī)械零件加工精度的介紹

零件的加工精度，是指機(jī)械零件在生產(chǎn)和加工過(guò)程中其實(shí)際的幾何參數(shù)和理想中的幾何參數(shù)之間相符合的程度，主要包括在以下幾個(gè)方面：形狀、尺寸和位置。形狀精度體現(xiàn)了加工得到的零件與理論設(shè)計(jì)的偏離程度，而尺寸精度則在零件的大小上反映與理想的差異程度，位置精度則是從零件中各部分如軸與孔等的相對(duì)位置出發(fā)，反映其誤差大小。

零件在進(jìn)行加工前，設(shè)計(jì)人員根據(jù)零件的用途及要求等，對(duì)零件的加工精度進(jìn)行界定；然后工藝加工人員根據(jù)已設(shè)計(jì)的精度標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)加工條件等，在確保零件加工誤差在限定范圍內(nèi)，對(duì)零件的加工工藝進(jìn)行擬定；在工藝流程順序下，零件的毛坯件與機(jī)床夾具、刀具構(gòu)成工藝加工系統(tǒng)，完成對(duì)零件的加工工藝過(guò)程。

2 影響機(jī)械零件加工精度的要素

零件的加工精度主要是通過(guò)其加工誤差表達(dá)，加工誤差值的大小直接反映出加工精度的高低，誤差值越大，加工精度越低；反之亦然。以下就產(chǎn)生機(jī)械零件加工誤差的原因進(jìn)行具體討論。

2.1 機(jī)床本身幾何誤差的存在

由于零件需在機(jī)床上完成加工工藝全過(guò)程，因而機(jī)床本身存在的誤差將會(huì)降低零件的加工精度，且是造成零件加工誤差的主要原因。主要常見(jiàn)于主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差以及傳動(dòng)鏈誤差。

因?yàn)闄C(jī)床上的主軸在進(jìn)行制造、裝配過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，因而造成機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中，主軸回轉(zhuǎn)線所處的空間位置不固定，如此便導(dǎo)致回轉(zhuǎn)誤差的產(chǎn)生。其對(duì)零件的加工精度影響主要表現(xiàn)為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)以及純角度擺動(dòng)等形式；而導(dǎo)軌誤差的產(chǎn)生則是因?qū)к壴跈C(jī)床上用以確定機(jī)床各組件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是機(jī)床本身運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)，導(dǎo)軌在制造過(guò)程中的加工誤差，以及在機(jī)床上不斷地磨損等，導(dǎo)致在零件加工出現(xiàn)導(dǎo)軌誤差，進(jìn)而降低機(jī)械加工精度；傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥嗽g相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。由于機(jī)床的一些運(yùn)動(dòng)是靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn)的，這些元件在加工制造存在的誤差以及使用磨損產(chǎn)生的誤差，將導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的傳遞出現(xiàn)偏差，造成零件的加工誤差。

2.2 機(jī)床上夾具及裝夾產(chǎn)生的誤差

在機(jī)床中，安裝夾具的目的是為了固定工件，使其與機(jī)床及刀具間的位置確定，因而由夾具原因造成的誤差對(duì)零件的加工精度，尤其是與位置精度相關(guān)的影響較大。機(jī)床的夾具誤差主要來(lái)自于夾具的定位組件、導(dǎo)向組件以及夾具體等零件在制造及裝配過(guò)程中產(chǎn)生的誤差作用。

2.3 零件加工過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差

機(jī)械零件在加工的過(guò)程中需嚴(yán)格按照已擬定的加工工藝執(zhí)行，然而零件在加工的過(guò)程中，受切削應(yīng)力、切削熱以及摩擦等作用，會(huì)發(fā)生局部彈性變形，造成零件與加工工具間的相對(duì)位置出現(xiàn)波動(dòng)，從而造成刀具對(duì)準(zhǔn)等出現(xiàn)偏差，因而造成生產(chǎn)加工誤差。其具體原因主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)討論。

首先是零件受力點(diǎn)位置波動(dòng)造成的誤差。因在對(duì)零件進(jìn)行切削加工過(guò)程中，切削應(yīng)力隨受力點(diǎn)的位置而改變，由于刀具與零件的摩擦作用，其相對(duì)移動(dòng)位置與理想狀態(tài)下出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致切削錯(cuò)位，進(jìn)而形成加工誤差；其次零件在加工過(guò)程中受熱變形影響。刀具對(duì)零件進(jìn)行切削時(shí)，產(chǎn)生大量的熱量，由于零件各部分結(jié)構(gòu)的差異，其熱變形程度不同，進(jìn)而造成刀具與零件的位置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，造成加工誤差；另外，零件在加工過(guò)程中，需不斷調(diào)整其位置，由于調(diào)整工作無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)正確，因而會(huì)造成刀具與零件間的相對(duì)位置不準(zhǔn)確，增加零件加工誤差。

3 零件加工精度提高方法

3.1 盡量減少機(jī)床的原始幾何誤差

上述中提到，機(jī)床的幾何誤差主要集中在主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差以及傳動(dòng)鏈誤差，因而減少機(jī)床幾何誤差也主要從這幾方面著手。

針對(duì)機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度的提高，可選用精度較高的主軸部件，并盡量采用雙死頂尖方式對(duì)工件進(jìn)行裝夾，從而減少主軸回轉(zhuǎn)誤差轉(zhuǎn)移到待加工工件上；導(dǎo)軌誤差的產(chǎn)生源于制造加工及工作時(shí)的摩擦作用，因而在加工制造導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)選擇精度高、耐磨性好的材料，并加強(qiáng)潤(rùn)滑保養(yǎng)工作；傳動(dòng)鏈誤差主要是由于傳動(dòng)件在機(jī)床中的應(yīng)用而引起的，若降低這一誤差，可通過(guò)減少傳動(dòng)機(jī)構(gòu)元件的數(shù)目，消除傳動(dòng)件間的間隙等措施加以改進(jìn)。

3.2 對(duì)加工過(guò)程中的誤差加以補(bǔ)償

由于零件在加工工藝過(guò)程中產(chǎn)生誤差，因而可采用一些措施縮減這部分誤差。可通過(guò)人為地增加與原始誤差相反的效果，對(duì)原始加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償；或是使用已存在的某一種原始誤差局部或全部消除另一種原始誤差造成的結(jié)果。

3.3 對(duì)原始誤差進(jìn)行分化或者均化處理

為更好地改善機(jī)械零件的加工精度，可通過(guò)將原始誤差進(jìn)行分化進(jìn)行處理。針對(duì)零件加工精度要求更高，還可利用在不斷試切加工流程中，對(duì)原始誤差采取逐步均化的方式加以處理。

對(duì)原始誤差進(jìn)行分化處理可通過(guò)將待加工毛坯件或經(jīng)過(guò)上道加工工序得到的工件按測(cè)量尺寸大小加以分組，再根據(jù)各組的誤差范圍值合理調(diào)整刀具相對(duì)工件的正確位置，以確保各組工件的尺寸分散范圍中心保持一致性，進(jìn)而使得所有組的工件的尺寸更為集中化；而均化原始誤差則是基于利用精確加工工藝使得工件的原始誤差不斷減少及平均化的思想。其主要方法是將聯(lián)系緊密的工件或加工表面相互間加以對(duì)比和檢查，對(duì)其存在的差異進(jìn)行修正再加工或是基準(zhǔn)加工，進(jìn)而達(dá)到縮小均化整批工件的誤差值。

此外，還可通過(guò)對(duì)原始誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)移的方式，即將加工精度要求高的工件表面誤差轉(zhuǎn)移到要求相對(duì)較低的表面，以提高工件的整體加工精度；另還可將現(xiàn)代化的加工技術(shù)方式投入到零件加工中，實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的實(shí)時(shí)控制以及誤差補(bǔ)償，在滿足加工質(zhì)量的前提下提高機(jī)械生產(chǎn)效率，節(jié)約加工成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械零件進(jìn)行加工過(guò)程中，其誤差始終無(wú)法避免，然而通過(guò)一定的方式提高零件的加工精度，保證零件成品的質(zhì)量，是當(dāng)下機(jī)械加工行業(yè)提升市場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的有效方式。目前我國(guó)機(jī)械加工制造機(jī)床、工藝方法等相比于國(guó)外，仍存在一定的差距，因而我們?nèi)孕杞?jīng)過(guò)堅(jiān)持不懈的努力，進(jìn)一步找出機(jī)械零件加工工藝中存在的漏洞，優(yōu)化加工工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)加工精度的改善，帶動(dòng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

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作者簡(jiǎn)介：孟金花（，1979，3-），女，河北景縣，本科學(xué)歷，助理工程師，現(xiàn)就職于河北百工實(shí)業(yè)有限公司，從事技術(shù)工作。