論提高機械加工精度的途徑

【摘要】影響機加工工件質(zhì)量的因素很多，機床精度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝是兩個重要影響因素，著重分析了在修配車間加工過程中，因機床精度引起的常見加工缺陷及消除方法，并詳細(xì)闡述了提高加工工藝的途徑。

【關(guān)鍵詞】機械加工；精度；誤差

所謂加工精度是指零件加工后的幾何參數(shù)（尺寸，幾何形狀和相互位置）與理想零件幾何參數(shù)相符合的程度，他們之間的偏離程度則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低，加工精度包括如下三個方面：（1）尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍；（2）幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如：圓度，圓柱度，平面度，直線度等；（3）相互位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如：平行度，垂直度，同軸度，位置度等。在機械加工中，誤差是不可避免的，但誤差必須在允許的范圍內(nèi)。通過誤差分析，掌握其變化的基本規(guī)律，從而采取相應(yīng)的措施減少加工誤差，提高加工精度。

1 機械加工產(chǎn)生誤差主要原因

1.1機床的幾何誤差

加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。（2）導(dǎo)軌誤差，導(dǎo)軌是機床上確定各機床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機床運動的基準(zhǔn)。除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。（3）傳動鏈誤差，傳動鏈誤差是指傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。

1.2刀具的幾何誤差

刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。夾具的幾何誤差：夾具的作用時使工件相當(dāng)于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度有很大影響。

1.3定位誤差

一是基準(zhǔn)不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。在機床上對工件進(jìn)行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，就會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。二是定位副制造不準(zhǔn)確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準(zhǔn)確，它們的實際尺寸都允許在分別規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

1.4工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差

一是工件剛度。工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。三是機床部件剛度。機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。變形與載荷不成線性關(guān)系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功；第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。

1.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。

1.6調(diào)整誤差

在機械加工的每一工序中，總要對工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工作。由于調(diào)整不可能絕對地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。在工藝系統(tǒng)中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調(diào)整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當(dāng)機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動態(tài)因素時，調(diào)整誤差的影響，對加工精度起到?jīng)Q定性的作用。

2 提高加工精度的途徑

保證和提高加工精度的方法，大致可概括為以下幾種：減小原始誤差法、補償原始誤差法、轉(zhuǎn)移原始誤差法、均分原始誤差法、均化原始誤差法、“就地加工”法。

2.1減少原始誤差

這種方法是生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，設(shè)法消除或減少這些因素。例如細(xì)長軸的車削，現(xiàn)在采用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進(jìn)一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。

2.2補償原始誤差

誤差補償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中的原始誤差。當(dāng)原始誤差是負(fù)值時人為的誤差就取正值，反之，取負(fù)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(dá)到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

2.3轉(zhuǎn)移原始誤差

誤差轉(zhuǎn)移法實質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉(zhuǎn)移法的實例很多。如當(dāng)機床精度達(dá)不到零件加工要求時，常常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創(chuàng)造條件，使機床的幾何誤差轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方面去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而是靠夾具保證。當(dāng)機床主軸與工件之間用浮動聯(lián)接以后，機床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉了。

2.4均分原始誤差

在加工中，由于毛坯或上道工序誤差（以下統(tǒng)稱“原始誤差”）的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由于工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變，引起原始誤差發(fā)生較大的變化，這種原始誤差的變化，對本工序的影響主要有兩種情況：誤差復(fù)映，引起本工序誤差；定位誤差擴大，引起本工序誤差。

結(jié)束語

在機械加工中，誤差是不可避免的，只有對誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施減少加工誤差，提高機械加工精度。