淺析影響普通車床加工精度的因素

寇錄峰

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，機械加工行業對精度的要求越來越高，機械零件的精度對機械設備的性能以及壽命的影響也越來越大，所以如何在加工過程提高零件的精度顯得越來越重要。但想要在實際生產中實現高精度加工，就必須對影響加工精度的因素進行比較全面的了解，進而找出切實可行的誤差控制方法。本文結合自己的實踐經驗，就影響普通車床的機械加工精度因素做一下分析。

關鍵詞：加工精度；控制方法

加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數與圖紙要求的理想幾何參數的符合程度。理想的幾何參數，對尺寸而言，就是平均尺寸；對表面幾何形狀而言，就是絕對的圓、圓柱、平面、錐面和直線等；對表面之間的相互位置而言，就是絕對的平行、垂直、同軸、對稱等。零件實際幾何參數與理想幾何參數的偏離數值稱為加工誤差。簡單說即零件最終加工尺寸與圖紙要求尺寸之間的差別。不管是什么車床，影響表面粗糙度的因素一般有以下幾點：首先主軸的穩定性，主軸跳動越大，表面粗糙度越差。轉速越快，跳動越大。第二，進給量的選擇對于表面粗糙度起到決定性作用，而且還要根據進給量選擇好主軸轉速。第三，刀具的選擇和應用，加工什么的表面用什么樣的刀具。如最小直徑刀具的強度最弱，應按最小直徑刀具選擇進給量；又如最大直徑刀具的切削速最高，磨損最快，故應按最大直徑刀具確定切削速度。各單個刀具所進行的加工工藝不同時，需兼顧其不同點。

機床誤差一般分為下面三種

1 機床精度誤差

根據被加工工件的加工精度要求，機床按絕對分級法分為六個絕對精度等級，分別用羅馬數字Ⅴ、Ⅵ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示，Ⅵ級精度最低，Ⅰ級精度最高。

2 機床系統誤差

機床的系統誤差是機床自身產生的，在制造過程中形成的。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、機床部件剛性誤差等。

2.1 定位精度誤差

由于機床在裝配過程中要受到主軸精度、導軌精度及絲杠等定位精度的影響，因此要對以上精度誤差進行控制。

（1）主軸回轉誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度；

（2）導軌誤差，導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。其誤差主要分為兩方面：一方面是導軌在水平面內和垂直面內的直線度誤差；另一方面是前后導軌在垂直面內的平行度誤差。前者直接決定刀具是否能均勻而平穩地直線進給，從而影響被加工零件的幾何精度。此外，機床床身導軌還承受刀架等部件的重力及工作載荷，當機床工作時，功能部件在導軌上往復移動，這要求導軌副良好的低阻尼性。否則，勢必會使運動部件產生爬行現象，不能精確定位。 后者直接降低機床導軌的精度和使用壽命。導軌的不均勻磨損和安裝質量，也是造成導軌誤差的重要因素。導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始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

2.2 機床部件剛度誤差

機床由很多部件組成，它決定了機床的整體剛度。就車床而言，對機床精度影響較大的有：床身剛度、導軌剛度、絲杠剛度以及床鞍剛度等。上述因素，均會導致在工件中產生較大變形，甚至出現振動，從而使工件的出現振紋，表面光潔度和幾何精度達不到要求。但到目前為止，尚無簡易的剛度計算方法，這些部件的剛度主要還是通過實驗方法來測定。因此在設計機床部件結構時，應選擇剛度較大的結構，選用剛性好的材質，合理選擇吃刀量和進給速度，盡量減小部件剛度對工件加工精度的影響。

3 隨機誤差分類

機床的隨機誤差是由外部條件引起的，受外界條件影響較大。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、熱變形誤差等。

3.1 工藝系統受載變形引起的誤差

工件在車削時，常會受到切削力、夾緊力、慣性力、重力等的作用，從而產生相應的變形，最終破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，降低了工件的加工精度。例如，當工件剛度遠小于刀具及夾具的剛度時，在切削力的作用下，工件就會由于剛度不足而導致變形，從而降低了加工精度。反之，當工件的剛度遠大于刀具及夾具的剛度時，在加工工件過程中刀具及夾具就會出現變形，也會降低工件的精度。

因此，要合理地選擇刀具材料，增大刀具的前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善其加工性能。同時，要提高工藝系統剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。

實際加工過程中，要想保證工件的尺寸精度，以加工直徑50±0.01的軸為例。

筆者認為應該注意以下幾個方面的問題，一般情況下我們拿到手的是毛坯圓鋼，首先裝夾好工件后把一端的氧化皮去掉，然后掉頭裝夾，這樣可以最大限度地保證工件的同軸度，為后續保證尺寸精度打下基礎；其次根據毛坯的硬度和刀具的材料選擇合適的背吃刀量進行粗加工，一般我們采取邊加工邊測量的方法來確定精加工余量，對于一般的材料例如45#鋼最好的精加工余量為1毫米，這個數據相對于我們的目標尺寸來說很好記，最關鍵的是1毫米左右的精加工余量我們加工出來的最終零件的表面粗糙度和尺寸精度都比較好，精加工余量過大的時候尺寸精度不好控制，精加工余量過小最終零件的表面粗糙度不好控制。再次在實際加工過程中假設我們已經定了精加工余量，在精加工之后不一定恰好是我們要的尺寸，如果那就沒辦法了，如果最后得到的實際尺寸大于我們的目標尺寸，比如說我們精加工后實際尺寸為50.06毫米，這個時候怎么操作才能達到目標尺寸？在去除0.05毫米余量時我們要先對刀，對刀時要注意一個問題：我們一般采用試切法對刀，在我們對刀的時候刀尖已經切入工件了一部分，很多人會忽視這個問題，可能刀尖已經切入0.02毫米，如果我們再轉動刻度盤讓尺寸變小0.06毫米的話，那結果可能實際尺寸就是49.98毫米了，這個工件就不合格了，所以要想解決這個問題，我們在對刀之后先讓刀沿工件切削一小段距離，然后測量一下剛剛切削過的那段工件，我們就會把剛剛對刀時刀尖切入工件的那一小部分尺寸測量出來了，這樣就避免了對刀時產生的誤差，進一步提高尺寸精度。

當然除以上因素外，影響普通車床的加工精度因素是多方面的，工藝設計、工作環境以及操作人員的熟練程度等，都有可能對工件的加工精度造成一定影響。所以加工工件時要結合具體情況及多種因素，從設計、制造、操做三個方面加以考慮。這樣才能夠有效提高零件的加工精度。

參考文獻：

[1] 馮之敬主編.《機械制造工程原理》[M].北京：清華大學出版社，1999.

[2] 張成寶，王馨舶，李雨.《淺析影響數控車床加工精度的因素》[J].數控機床市場網.