機械加工中提高加工精度的工藝措施

屈廣輝

摘 要：本文探討了現(xiàn)代機械加工發(fā)展現(xiàn)狀主要是微型機械加工技術(shù)，快速成形機械加工技術(shù)，精密超精密機械加工技術(shù)，提出了機械加工中提高加工精度的工藝措施，主要是減少原始誤差，轉(zhuǎn)移原始誤差，通過誤差補償法，從而提升機械加工的精度和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機械加工 精度 誤差 質(zhì)量

一、現(xiàn)代機械加工發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代機械加工的快速發(fā)展，機械加工技術(shù)快速發(fā)展，慢慢涌現(xiàn)出了許多先進的機械加工技術(shù)方法，比如微型機械加工技術(shù)、快速成形技術(shù)、精密超精密加工技術(shù)等。

1.微型機械加工技術(shù)

隨著微/納米科學(xué)與技術(shù)（Micro/Nano Science and Technology）的發(fā)展，以本身形狀尺寸微小或操作尺度極小為特征的微機械已成為人們認(rèn)識和改造微觀世界的一種高新科技。微機械由于具有能夠在狹小空間內(nèi)進行作業(yè)，而又不擾亂工作環(huán)境和對象的特點，在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用潛力，并成為納米技術(shù)研究的重要手段，因而受到高度重視并被列為21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)之首。

2.快速成形機械加工技術(shù)

快速成形技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展起來的，可根據(jù)CAD模型快速制造出樣件或者零件。它是一種材料累加加工制造方法，即通過材料的有序累加而完成三維成形的。快速成形技術(shù)集成了CNC技術(shù)、材料技術(shù)、激光技術(shù)以及CAD技術(shù)等現(xiàn)代的科技成果，是現(xiàn)代先進機械加工技術(shù)的重要組成部分。

3.精密超精密機械加工技術(shù)

精密和超精密加工是現(xiàn)代機械加工制造技術(shù)的一個重要組成部分，是衡量一個國家高科技制造業(yè)水平高低的重要指標(biāo)之一。20世紀(jì)60年代以來，隨著計算機及信息技術(shù)的發(fā)展，對制造技術(shù)提出了更高的要求，不僅要求獲得極高的尺寸、形位精度，而且要求獲得極高的表面質(zhì)量。正是在這樣的市場需求下，超精密加工技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，各種工藝、新方法不斷涌現(xiàn)。

機械加工的質(zhì)量高低直接影響零件的尺寸、形狀和實際位置。機械加工的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)越接近，其精度越高，質(zhì)量也就越高。而實際的加工過程中卻總會有諸多問題而影響到機械加工的質(zhì)量。本文中，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗談一談當(dāng)前機械加工中存在的誤差情況，及如何提升機械加工的精度和質(zhì)量。

二、機械工藝系統(tǒng)的幾何誤差

1.加工原理誤差

加工原理誤差是由于采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工所產(chǎn)生的誤差。通常，為了獲得規(guī)定的加工表面，刀具和工件之間必須實現(xiàn)準(zhǔn)確的成形運動，機械加工中稱為加工原理。理論上應(yīng)采用理想的加工原理和完全準(zhǔn)確的成形運動以獲得精確的零件表面。但在實踐中，完全精確的加工原理常常很難實現(xiàn)，有時加工效率很低；有時會使機床或刀具的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，制造困難；有時由于結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)多，造成機床傳動中的誤差增加，或使機床剛度和制造精度很難保證。因此，采用近似的加工原理以獲得較高的加工精度是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率以及經(jīng)濟性的有效工藝措施。

例如，齒輪滾齒加工用的滾刀有兩種原理誤差，一是近似造型原理誤差，即由于制造上的困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿；二是由于滾刀刀刃數(shù)有限，所切出的齒形實際上是一條折線而不是光滑的漸開線，但由此造成的齒形誤差遠(yuǎn)比由滾刀制造和刃磨誤差引起的齒形誤差小得多，故忽略不計。又如模數(shù)銑刀成形銑削齒輪，模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪，齒形參數(shù)是不同的。理論上，同一模數(shù)，不同齒數(shù)的齒輪就要用相應(yīng)的一把齒形刀具加工。實際上，為精簡刀具數(shù)量，常用一把模數(shù)銑刀加工某一齒數(shù)范圍的齒輪，也采用了近似刀刃輪廓。

2.機床的幾何誤差

主軸回轉(zhuǎn)運動誤差的概念。機床主軸的回轉(zhuǎn)精度，對工件的加工精度有直接影響。所謂主軸的回轉(zhuǎn)精度是指主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的漂移。理論上，主軸回轉(zhuǎn)時，其回轉(zhuǎn)軸線的空間位置是固定不變的，即瞬時速度為零。實際上，由于主軸部件在加工、裝配過程中的各種誤差和回轉(zhuǎn)時的受力、受熱等因素，使主軸在每一瞬時回轉(zhuǎn)軸心線的空間位置處于變動狀態(tài)，造成軸線漂移，也就是存在著回轉(zhuǎn)誤差。

主軸回轉(zhuǎn)運動誤差的影響因素。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素是主軸軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙與軸承配合零件的誤差及主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等。主軸采用滑動軸承時，主軸軸頸和軸承孔的圓度誤差和波度對主軸回轉(zhuǎn)精度有直接影響，但對不同類型的機床其影響的因素也各不相同。

三、機械加工中提高加工精度的工藝措施

1.減少原始誤差

提高加工零件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、受熱變形產(chǎn)生的誤差，減少刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力引起的變形誤差，盡可能減小測量誤差等均屬于直接減少原始誤差。為了提高機加工精度，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相應(yīng)的解決措施。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。

2.轉(zhuǎn)移原始誤差

該方法的實質(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。

3.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。

四、結(jié)束語

在機械加工過程中，產(chǎn)生誤差、影響質(zhì)量是不可避免的。只有對誤差產(chǎn)生的原因進行詳細(xì)的分析，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施以盡可能地減少加工誤差，從而有效提高機加工的精度和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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