如何提高機械加工精度的教學研究

王宇雷

1加工精度與加工誤差

加工精度是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數的符合程度。實際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數對理想幾何參數的偏離程度，稱為加工誤差。

1.1原始誤差

由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統會有各種各樣的誤差產生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式（或擴大、或縮小）反映為工件的加工誤差。工藝系統的原始誤差主要有工藝系統的幾何誤差、定位誤差、工藝系統的受力變形引起的加工誤差、工藝系統的受熱變形引起的加工誤差、工件內應力重新分布引起的變形以及原理誤差、調整誤差、測量誤差等。

1.2工藝系統集合誤差

1.2.1機床幾何誤差

1.2.2主軸回轉誤差

1.2.3導軌誤差

1.2.4傳動鏈誤差

1.3刀具的幾何誤差

任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀的改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨的刀具材料，合理地選用刀具幾何參數和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地采用冷卻液等，均可有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時還可采用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。

1.4定位誤差

1.4.1基準不重合誤差

1.4.2定位副制造不準確誤差

1.5工藝系統受力變形引起的誤差

1.5.1工件剛度工藝系統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，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。

1.5.2刀具剛度外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學有關公式估算。

1.5.3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中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功；第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載卸載后，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；機床部件的實際剛度遠比我們按實體估算的要小。

1.6工藝系統受熱變形引起的誤差

工藝系統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40%～70%。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和空間散發熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統就達到了熱平衡狀態。

2提高機械加工精度的措施

2.1減少原始誤差

提高零件加工所使用機床的幾何精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控制工藝系統受力、受熱變形、刀具磨損、內應力引起的變形、測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。對于精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、 剛度和控制加工熱變形；對具有成形表面的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。

2.2誤差補償法

此法是人為地造出一種新的原始誤差， 從而補償或抵消原來工藝系統中固有的原始誤差，達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

2.3分化或均化原始誤差

為了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始誤差的方法。對加工精度要求高的零件表面， 還可以采取在不斷試切加工過程中，逐步均化原始誤差的方法。

2.3.1分化原始誤差根據誤差反映規律，將毛坯或上道工序的工件尺寸經測量按大小分為n組，每組工件的尺寸范圍就縮減為原來的1/n。 然后按各組的誤差范圍分別調整刀具相對工件的準確位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范圍大大縮小。

2.3.2均化原始誤差此法過程為通過加工使被加工表面原有誤差不斷縮小和平均化的過程。 均化的原理就是通過有密切聯系的工件或工具表面的相互比較和檢查，從中找出它們之間的差異，然后再進行相互修正加工或基準加工。

2.4轉移原始誤差

這種方法的實質就是將原始誤差從誤差敏感方向轉移到誤差非敏感方向上去。轉移原始誤差至非敏感方向。 各種原始誤差反映到零件加工誤差上的程度與其是否在誤差敏感方向上有直接關系。 若在加工過程中設法使其轉移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。

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】

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