影響機械加工精度的主要因素研究

蔣興方

（湖南交通職業技術學院，湖南 長沙410132）

工件的精度是整個機械加工過程中都要注意的問題。影響機械加工精度的因素與整個生產過程中各個環節的影響因素都有一定關系。所以，要提高工件的加工精度，就要掌握這些影響因素對加工誤差的影響情況和誤差產生的原因，只有這樣，才能把加工誤差降低到允許的范圍之內。接下來將介紹影響機械加工精度的主要因素。

1 加工方法的理論誤差

理論誤差是規律性誤差，加工方法的理論誤差產生的原因是應用了相近的加工運動方法，或者用了相近的刀具輪廓。比如，要在公制絲杠的一個車床上加工一個英制的螺紋，這時只能用相近的螺距來做。比如在滾齒的時候，由于刀刃斷斷續續的切削，在齒廓上造成了一些細小的折線，也就是相近的漸開線。當包含理論誤差在內的總誤差小于圖紙上的公差時，就能應用相近的加工辦法，這是由于這種辦法可以使生產效率大幅度提高，且成本低廉。

理論誤差是由于采用了近似的加工運動方式，或近似的刀具輪廓而產生的。例如，在公制絲杠的車床上，要加工英制螺紋，只能采用近似的螺距。又如滾齒時，因刀刃斷續切削，所以形成的齒廓為微小折線，即近似的漸開線。只要總誤差（包括理論誤差在內）不超過圖紙上的公差，就可以采用近似的加工方法，因為近似加工方法可提高生產率并降低成本。

2 用機床、刀具及夾具進行加工時的誤差

機床、刀具以及夾具加工時產生的誤差，再加上磨損都會對加工的精度產生重要影響。一定精度的機床上只能加工出與這個機床精度相符合工件來。比如車床主軸中央位置的跳動，會導致這個車床加工出來的工件的外圓或者內孔不夠圓；鉸刀一旦出現磨損，其鉸出來的孔的直徑就會變小；鉆模上的鉆套和定位的元件之間一旦產生位置的相互偏差，就會對工件上空的位置產生直接影響。

3 工藝系統的受力變形

用機床對工件進行加工時，機床上有一個工件、一個刀具再加上一個夾具共同組成了機床的機械加工工藝系統。這個機械加工工藝系統會受到傳動力、重力、切削力及慣性等外力作用的影響，發生一定的變形，使得工件與刀具間正確的相對位置發生變化，從而降低了工件加工的精度。因此，機械工藝加工系統受外力作用變形是工藝學當中的重要難題之一。

比如在對車細長軸進行加工時，在切削力的作用下，工件的形狀會產生一定的變化，這樣加工出來的車軸就會發生鼓形的變化；又比如在內圓的磨床上面進行切入式的磨孔操作時，一旦出現內圓磨頭軸軟細，磨削時由于磨頭軸受力發生變形，這時加工出來的孔就會變成錐形。

4 工藝系統的溫度變形

工藝系統的溫度變形給精細加工造成的損失是極大的，比如一個Φ140mm的工件溫度提高10℃后，這個工件的外徑就會增大0.017mm。機械摩擦產生的熱量、切削過程產生的熱量以及液壓傳動系統和電動機工作過程中產生的熱量都會導致工藝系統內部溫度升高，這些產生的熱量主要的傳遞方式就是熱傳導。另外，工藝系統外部熱量的傳遞方式則有對流和輻射兩種傳遞熱量的方式，其中環境氣溫的改變、冷熱風、地面溫度的變化等是以對流方式傳遞熱量，而太陽光及燈光的照射、暖氣的熱量、人的體溫等是以輻射的方式傳遞熱量。

為了降低溫度對工藝系統的不良影響，在機床使用之前，要事先把機床打開，使之空轉一會兒，等到溫度恒定以后再開始使用機床對工件進行加工。特別是用精密的機床進行精密工件的加工時，必須保證恒溫，在恒溫室內進行加工操作，恒溫室的溫度一般保持在20℃，上下溫差最好不要超過1℃。

5 內應力的影響所產生的加工誤差

在對工件進行鑄、鍛、焊、熱等處理加工時，工件各部分冷卻收縮的速度不一樣、金相組織進行轉變時候發生的體積變化，都會在毛坯里面產生巨大的內應力。在加工完工件后，因為切掉了工件的一層金屬，使工件的內應力發生變化，工件的形狀會發生變化，以至對工件加工的精度造成不利影響。

如果能在粗加工時或者粗加工前避免內應力變形的情況發生，使內應力在進入精加工后不再發生變形，工件質量將會有大的提升。所以，在進入機械加工車間前應該對毛坯進行時效處理，尤其是一些精度很高的重要工件在進行半精加工后還要對其進行一次時效處理。與此同時，在對一些重要精細的工件進行加工時，應該把粗加工工序和細加工工序拉開一段時間，在進行粗加工后，緊接著進行一些次要工序的操作，這樣工件的內應力將有更長的時間來松持。

6 度量誤差

在工件的加工工程中，會對工件進行精確的測量，測量工具自身的誤差、測量方法和讀數上的誤差、環境和工件的溫度變化等因素都會對測量的結果造成影響，使測量的結構產生誤差，這個誤差就是度量誤差。

7 工件的安裝誤差

工件在安裝過程中也會產生誤差，這個誤差又分為夾緊誤差和定位誤差兩種。當夾緊時的工件產生彈性變形或發生移動，使工件原來正確的位置發生變化，這類情況引起的誤差稱作夾緊誤差。而定位誤差則是由于定位基準和設計基準不能重合和定位副制造不夠準確所造成的。例如把薄璧環裝在三爪卡盤上時，會發生夾緊彈性變形，這時只需要加上一個過渡環就可以解決安裝的誤差。

8 機床的調整誤差

在對工件進行加工時，機床的機械加工工藝系統還沒能調整好就開始加工工件，這時產生的誤差就是調整誤差。工人操作機床的熟練程度是影響調整誤差的主要因素。解決調整誤差的方法是在機床調整好后試加工一個工件來看看其調整誤差的大小，根據誤差大小再對機床進行適當的調整。

9 結語

最后要注意的是，在考慮加工工藝時，不僅要保證加工精度，還要設法提高生產率，降低成本很低，加工成本也并不因此而降低，而必須耗費這種加工方法所要求的最低成本。加工成本不是一成不變的，隨著工藝的發展，設備和工藝裝備的改進，都有可能提高加工精度和降低成本。

[1]樓炯,許京荊.試論影響機械加工精度的主要因素.機電信息.2012(3).

[2]吳曉英.試論影響機械加工精度的主要因素.機械管理開發.2012(4).

[3]黃晨華.影響機械加工精度的主要因素探討.中國新技術新產品.2012(2).