機械加工精度的影響因素及提高精度方法

劉洋　濟寧市技師學院

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機械加工精度的影響因素及提高精度方法

劉洋濟寧市技師學院

摘要：零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱為加工誤差。任何加工方法所得到的實際參數(shù)都不會絕對準確，從零件的功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認為保證了加工精度。

關(guān)鍵詞：機械加工誤差 精度

一、機械加工精度

機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱為加工誤差。加工精度與加工誤差都是評價加工表面幾何參數(shù)的術(shù)語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。任何加工方法所得到的實際參數(shù)都不會絕對準確，從零件的功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認為保證了加工精度。

加工精度包括三個方面內(nèi)容：尺寸精度，指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸公差帶中心的相符合程度。形狀精度，指加工后的零件表面實際幾何形狀與理想幾何形狀相符合程度。位置精度，指加工后零件有關(guān)表面之間的實際位置與理想位置的符合程度。

二、影響機械加工精度的因素

工藝系統(tǒng)中的各組成部分，包括機床、刀具、夾具的制造誤差、安裝誤差、使用中的磨損都直接影響工件的加工精度。這些誤差與工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和切削過程有關(guān)，產(chǎn)生加工誤差的主要因素有：

（1）機床誤差。在工藝系統(tǒng)中，機床是為切削加工提供運動和動力的，機床原有誤差對加工精度的影響最為顯著，也最為復雜。

（2）工藝系統(tǒng)的受力變形。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。

（3）工藝系統(tǒng)的受熱變形。在熱的作用下，工藝系統(tǒng)同樣不可避免地要產(chǎn)生變形，同樣會使刀具相對于工件的正確位置受到破壞，造成加工誤差。特別是對于精密加工和大件加工，由于工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差常常占到加工總誤差的40%～70%。

（4）主軸回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。

（5）傳動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差，以及使用過程中的磨損所引起。

（6）導軌誤差。導軌是機床上確定各機床部件相對位置關(guān)系的基準，也是機床運動的基準。車床導軌的精度要求主要有以下三個方面：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導軌的平行度(扭曲)。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導軌誤差的重要因素。

三、提高機械加工精度的方法

針對以上造成機械加工誤差的原因，為盡可能縮小誤差范圍，保證和提高加工精度的方法大致可概括為以下幾種：

（一）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(tǒng)受力、受熱變形、刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力引起的變形、測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機械加工精度，需對產(chǎn)生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據(jù)不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對于精密零件的加工應(yīng)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。

（二）誤差補償法。對工藝系統(tǒng)的一些原始誤差，可采取誤差補償?shù)姆椒ㄒ钥刂破鋵α慵庸ふ`差的影響。

①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(tǒng)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 誤差抵消法：利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消原有原始誤差或另一種原始誤差。

（三）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。

①分化原始誤差(分組)法：根據(jù)誤差反映規(guī)律，將毛坯或上道工序的工件尺寸經(jīng)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(diào)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(lián)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。

（四）轉(zhuǎn)移原始誤差。這種方法的實質(zhì)就是將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向上去。轉(zhuǎn)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(guān)系。若在加工過程中設(shè)法使其轉(zhuǎn)移到加工誤差的非敏感方向，則可大大提高加工精度。轉(zhuǎn)移原始誤差至其他對加工精度無影響的方面。

在機械加工中，誤差是不可避免的，加工過程中不管采用哪種加工方法，只要精心操作，細心調(diào)整，并選用合適的切削參數(shù)進行加工，都能使加工精度得到較大的提高。

參考文獻：

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[2]蔣森春，機械加工基礎(chǔ)入門[J]，機械工業(yè)出版社，2014

[3]王建國，機械加工工藝[J]，電子工業(yè)出版社，2012