機械加工精度的影響因素及提高途徑淺析

徐科杰

摘 要：在機械加工過程中，一般要經過很多步驟，這樣工件的質量也就相應受到很多因素影響，其中最主要的是機床系統。為了確保機械加工效果，保證工件質量符合要求這就需要在開始機械加工之前仔細考慮各種加工精度影響因素，避免其產生較大影響。本文在以往機械加工經驗的基礎上，詳細分析了影響機械加工的精度相關因素，給出了可提高加工精度并減少機械加工誤差的方法，以便為提高機械加工精度提供一定的參考作用。

關鍵詞：機械加工；加工精度；避免誤差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.039

1 引言

機械產品一般包含很多零件，各組成零件都會對機械產品整體性能產生不同程度的影響，而零件質量則在一定程度上決定了產品性能、使用壽命。因而為了得到較好的機械產品性能，就需要提高機械零件加工精度。和機械加工質量緊密相關的兩個參考指標主要是加工精度與表面質量。可以利用加工誤差來衡量加工精度。加工誤差就是指在進行機械加工時，在相關因素影響下，刀具和工件間位置和正確位置產生偏離，這樣成品尺寸就和設計尺寸之間存在一定偏差。這種偏差的大小就是加工誤差。

加工精度是指產品工件的尺寸參數和規劃設計尺寸之間的符合度。

加工誤差是指成品零件的尺寸參數和理想幾何參數之間的偏差度。加工精度和加工誤差之間存在負相關關系，若加工精度很高，則說明相應的誤差較小，相反情況下也同樣。有專門的國家標準來對加工精度進行衡量。

2 產生加工誤差的主要因素

工業生產的發展對產品質量提出了更高的要求，可以利用加工精度來衡量零件質量，并通過對對比得知零件實際精度和要求精度之間的差距。這就需要確定出相關影響機械加工精度的因素，以此來盡量避免這些因素產生的影響，確保零件加工精度符合要求，。在加工過程中有很多因素都會影響到零件加工精度并產生誤差，這些誤差和所使用的工藝以及機械系統精度等都有關系，以下對這些相關因素進行覺分析：

2.1 加工原理誤差

在機械加工過程中有時候需要用到近似的加工方法，這樣就由于這所采用的方法而產生加工誤差，此外若選擇近似的刀具輪廓也會產生這種誤差。

2.1.1 采用近似的加工運動造成的誤差

在進機械加工時，工件和刀具一般存在一定的位置關系，在理論上這種關系。應是確定的，且可以確保加工的零件相關尺寸符合要求。不過在實際加工過程中這種關系可能并不能達到提升加工精度的效果。即使二者之間保持精確的關系，但也存在加工原理誤差，在這種情況下機床和夾具面形狀越復雜，相應的誤差也會越大

2.1.2 采用近似的刀具輪廓造成的誤差

為了使得工件完全符合設計要求，若想通過刀具刃口相關尺寸完全準確一般不能實現。因為若選擇成形刀具來進行復雜曲面加工，則很難達到加工要求，。因而主要選擇圓弧、直線等線型進行代替。舉例來說如果選擇滾刀滾切漸開線來加工齒輪，一般選擇阿基米德基本蝸桿輪廓線，而不是直接選擇展開線，這樣雖然方便加工，但造成了加工原理誤差。

2.2 機床幾何誤差及磨損其對加工精度的影響

刀具在加工機械零件時，主要在機床上進行，機床在運行過程中，工件和刀具之間產出相對運動，從而得到所要求的尺寸。這樣機床的精度就直接決定了工件的加工精度。在機床系統中，影響工件精度的因素主要有這幾種誤差，主軸回轉誤差、導軌與傳動鏈誤差，以下對這些誤差進行簡要描述。

2.2.1 主軸回轉誤差

主軸回轉誤差會顯著影響到工件的形位公差，主軸回轉誤差主要可分為徑向跳動、軸向和角度擺動三種，具體見圖1。

在誤差敏感的方向，加工工件的表面不同，相應的加工誤差也會因為機床主軸的徑向跳動表現出較大變化。例如通過機床加工外圓時，這種跳動可能導致圓度誤差，但其并不影響端面加工精度。在相反情況下，車端面時，軸向跳動則會對斷面的平面度產生影響，但不會影響到圓度。如果加工螺紋也同樣會造成螺距誤差。而主軸的角度擺動產生的影響和徑向擺動基本一致，區別在于，后者可能對工件的表面圓柱度也會有一定程度的影響。

2.2.2 導軌誤差

車刀在導軌上運動，機床的導向和承載都是通過導軌來實現。一些位置基準和運動基準等都是通過導軌來滿足。導軌各項誤差會對工件的形狀精度產生較大影響，導軌在水平上的直線誤差將會直接影響到工件的法線方向精度，而相應的加工精度影響也最大。而其在垂直方向上的直線度誤差則不會對加工精度產生多少影響。導軌間的平行度誤差會使得工作臺產生擺動，這樣也會影響到刀尖的運動曲線空間，從而影響工件形狀加工精度。

2.2.3 傳動鏈誤差

在進行切削時，工件表面主要通過傳動鏈來實現。和傳動相關的構件主要有蝸桿、蝸輪絲桿等。機床在使用過程中隨著使用時間的延長，這些傳動機構不可避免的產生各種磨損和損壞，這樣也會產生相應的的誤差。從而導致傳動鏈誤差。傳動機構越多中間涉及到的傳動路線越長，這樣相應的傳動鏈誤差也越大，從而對加工精度影響越顯著。

2.3 工藝系統受熱變形引起的誤差

機械加工中，因表面摩擦而產生大量的摩擦熱，這樣就會使得相關零件產生一定的熱變形。由于各構件的變形程度一般不同這樣就會出現變形誤差，這種誤差和工藝系統熱源分布有緊密關系。這種原因導致的誤差占到機械加工誤差總比例的十分之四左右。

2.3.1 機床熱變形對加工精度的影響

由于熱源的影響，機床在加工過程中不可避免的產生各部件之間的溫度差異，這樣就隨之產生熱變形，因而原來的機床部件之間的位置關系就會出現變化。相應的就會影響到工件的加工精度。機床類型不同，相應的熱源分布就不同，造成機床由于熱源不同，對加工精度影響也不同。

2.3.2 刀具熱變形對加工精度的影響

一般來說刀具是精密金屬材料制作的，這樣其熱熔量很小，在進行切削時即使吸收的熱量較少，但仍然會產生重要的影響主要表現有刀具熱伸長變形等。這樣就會顯著影響到加工精度。如果是進行粗加工則刀具熱變形的影響不會對工件精度造成多少影響，但如果是高精度的零件，這種變形造成的影響卻不可忽略并導致產生形狀誤差。

3 提高機械加工精度的措施

3.1 加大科技投入力度

為了提高機械加工精度，需要深入分析相關影響加工精度的因素，并在全面科學分析基礎上。進行較大的科技技術和資金投入，針對相關因素產生的誤差而研究出一些新工藝、技術，來盡量減少這些誤差，并提高加工精度。

3.2 減少原始誤差

盡量選擇購買一些高精度高可靠性的機床量具、夾具以及刀具。同時降低工藝系統在機械加工過程中的受力、磨損變形。以此來減小機床系統的原始誤差。深入分析和加工誤差相關的各種因素。并有針對性制定各種策略并采取相應的具體措施來處理這些原始誤差，并達到提高機械加工精度的目的。對于精密零件的加工一般選擇高精度高精密的機床。如果工件有較高的成形表面要求，則可選擇一些合適的成形刀具，并盡量減少安裝相關的誤差。

3.3 誤差預防

也可以通過誤差預防來提高加工精度，這種方法主要是指采取相應措施來減少誤差源。這些措施有：轉移誤差，誤差分組，選擇高精度設備等。不過這種方法有一定局限性，表現在，如果精度要求較高，則利用這種方法來提高加工精度需要花費極大的成本，因而適用范圍有限。

4 總結

在機械加工的過程中，不可避免的因為各種內外因素影響而產生各種誤差，需要采取科學的態度來面對誤差，并深入分析誤差的成因而采取合理的對策來減小加工誤差，以此來達到提高加工精度的目的。確保加工的零件符合精度要求。

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