精密機械的加工精度控制探究

于洋

摘要：在忙碌的加工車間中，一件件產品會隨著機械設備的運轉順利出爐，但是如果想要成為一件有價值的產品，僅僅生產出來是不夠的，特別是對于精密機械行業來說，還需要符合設計尺寸要求，這才能算是一件合格的產品。改革開放以來，我國機械制造業飛速發展，但是距離國際頂尖機械加工水平還有很長的一段路要走，本文會針對加工生產中的產品生產精度的控制進行說明與探究，僅供參考。

關鍵詞：精密機械加工;價值;設計要求;產品精度

一、機械加工精度的概述

1、精密機械加工精度的定義

所謂加工精度，就是指零部件加工后的實際幾何參數（即尺寸、形狀和表面間的相互位置）與設計狀態的幾何參數的符合程度。這里需要說明的一點就是，在實際生產過程中，由于種種因素影響，實際加工的產品不可能完全符合設計狀態的尺寸參數，這里就會出現加工誤差這個名詞。

加工誤差，就是指在加工后，零部件的實際幾何參數（即尺寸、形狀和表面間的相互位置）與設計狀態的幾何參數的偏離程度。在我們的實際生產加工過程中，在保證產品的使用性能的前提下，是允許加工的零部件有一定的加工誤差的，至于這個誤差允許量有多大，這個還要看實際產品的性能要求。

因此，這篇文章我們要討論的如何提高產品加工精度的問題，實際上也可以理解為如何降低產品實際加工誤差的問題。

2、精密機械加工精度的內容

加工精度的內容大致包含三個方面，即尺寸精度、形狀精度與位置精度。

尺寸精度是指用來限制加工表面與其基準間尺寸誤差不超過一定的范圍;形狀精度是指用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等;而位置精度則是指產品零部件的相對位置的要求。

二、影響機械加工精度的因素

1、工藝系統的原始誤差

什么是機械加工行業中的工藝系統的原始誤差？在機械加工生產過程中，零部件的尺寸、外形和表面相對位置的形成，都是取決于生產工件和所用刀具在切削運動中的相對位置。而使用的工件與刀具，又分別安裝在夾具和機床本體上，并受到主體的約束。所以，加工精度問題牽涉到整個工藝系統的精度問題，而我們把工藝系統的誤差稱之為原始誤差。下文會從夾具、刀具以及機床本體三個方面進行論述他們的影響效果。

（1） 夾具的誤差

所謂夾具，就是將工件固定在我們想要的位置，從而保證工件與刀具以及機床主體處于正確的相對位置上。從這點上看，如果夾具在制造過程中本身就存在加工誤差，那么它將會對整個生產系統的加工精度產生很大的影響。

（2）刀具的誤差

刀具在機械加工中對于加工精度的貢獻主要體現在刀具本身的制造誤差對于生產加工所帶來的偏差，另外不同種類的刀具對于加工精度所帶來的影響也是不一樣的。

（3）機床主體的誤差

由于機床主體本身就是一個復雜的裝配總成，所以機床的誤差會存在于本身 零部件的加工誤差、安裝過程中的零部件裝配誤差以及在后面使用過程中的磨損誤差。

2、生產工藝系統的受力變形

工藝系統的受力變形，主要指的是本身的系統在受到外力的作用下，產生變形以及出現位移，從而對工藝系統內部的產品加工精度造成影響。對于外力的影響造成的工藝系統的變形，我們主要考慮到機床的變形以及工件的變形。無論是機床還是工件，一旦在外力作用下出現變形，那么之前已經調整好的工件與刀具的相對位置就會改變，這樣就不可避免的出現不可控的加工誤差，從而使加工后的產品出現不同程度的尺寸偏差以及形狀誤差，嚴重影響產品加工精度的保證。

3、生產工藝系統的熱變形

工藝系統的熱變形包括系統內部的熱源，如切削熱、摩擦熱等，引起的工藝系統的熱變形，還包括外部熱源，如環境溫度，熱輻射等引起的熱變形。一旦工藝系統受熱出現變形，那么機床，刀具與工件之間的相對位置就會發生偏差，那么機床按照指令程序進行加工時，就不可避免產生加工偏差，所以熱變形對于生產加工工藝系統的加工精度影響還是很大的。

三、提高機械加工精度的有效途徑

1、減少工藝系統的原始誤差

如果想要從根本上提高工藝系統的加工精度，就要從工藝系統的原始誤差入手。那么什么是原始誤差呢？機床主體本身的產品精度、工藝系統中的夾具，量具以及刀具本身的制造精度以及工藝系統中的變形均屬于原始誤差。我們在調整機床上的夾具、工件以及刀具的相對位置以保證產品的加工精度的時候，是有一個大前提的，那就是我們默認機床主體以及夾具、刀具本身的制造精度是準確的，是符合我們的設計精度需求的，如果機床主體還有夾具、刀具本身的制造精度就不足，就存在很大的加工誤差，那么后續的工作都將變得毫無意義，這也是為什么說工藝系統的原始誤差對于加工精度的提升有這很重要的地位。

2、工藝系統的誤差補償

所謂的補償誤差，就是指我們人為的制造一種誤差，從而去抵消已經存在的一種原始誤差，如果原始誤差為正，那么我們的補償誤差就為負，反之亦然。通過這種辦法，可以有效地提高整個工藝系統的加工精度。

3、工藝系統的分化誤差

分化誤差的有效使用體現在兩個方面，一方面，當我們已經生產出來的產品誤差過大或者說在有效成本控制下無法一次完成所需精度的產品加工，那么我們就會采用誤差分化的方式，分多次加工，將誤差進行逐級減弱，從而實現提高產品精度的目的;另一方面，我們在對之前產品的誤差進行統計，從宏觀上對誤差的范圍做一個定位和分類，這樣在之后的生產中可以有效的改善生產中的誤差，從而實現提高加工精度的目標。

結論

在我們的實際生產過程中，我們最終的目標就是用最高的效率生產出盡可能多的精度符合要求的產品，這也是我們研究如何提高產品加工精度的意義所在。而在實際生產加工的過程中，生產精度的影響因素是復雜多變的，我們只有盡可能多的了解影響加工精度的因素之后，才能夠在實踐過程中通過不斷努力盡量消除或者減少加工誤差，對于那些無法根本消除的誤差，要想方設法的將其控制在不影響產品最終性能的合適公差范圍內，以確保生產加工的零部件的質量符合設計要求。

參考文獻

[1]李玉平，機械加工誤差的分析[J]，新余高專學報，2005（4）

[2]汪堯，工藝系統幾何誤差對加工精度的影響分析[M].北京：科教出版社