机械加工精度控制

陈立刚　黄美发

摘要：机械加工精度是衡量一个国家机械装备制造水平的重要指标，突出抓好机械加工精度控制，对于提高机械装备工业水平具有重要意义。文章分析了影响机械加工精度的主要因素，提出了机械加工精度控制的对策措施，为提升机械制造水平提供借鉴。

关键词：机械加工；精度控制；机械装备

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）27-0078-02

机械加工是装备制造业的重要支撑工序，机械加工技术水平决定着一个国家的装备制造实力。随着我国经济社会快速发展，我国已经成为世界上重要的装备制造大国，并不断朝着装备制造强国迈进。特别是随着我国经济实力的不断增强，对机械工业的需求越来越大，质量要求越来越高，机械加工精度是决定机械制造质量的重要指标，也是决定机械制造零部件制造质量的两个关键因素之一。决定机械零部件加工精度主要包括尺寸精度、几何形状精度及相互位置精度等，在进行机械加工的过程中，加强对以上三种精度的控制，可以有效避免精度出现偏差，影响零部件加工质量问题的发生，从而提高机械加工质量和水平。

1 影响机械加工精度的主要因素分析

1.1 加工原理产生的误差

加工原理误差是由于在加工原理上存在误差，从而对机械加工精度造成一定影响，通常情况下，由于一定的加工工艺方法需要有较为精准的刀具及相关的运动紧密相联，有时候这种关联很难利用精准的加工模型原理进行加工，而不得不采用相类似的原理进行加工，采用了相似的刀具轮廓，一定程度上会存在误差的产生。比如：在螺纹车削时，其导程中π系无理因子，根据相关的原理在进行齿轮等的选取时，往往会存在原理性误差。对于一些复杂的曲面加工，往往会采取使用一些近似的简单的刀具轮廓来代替，这也会产生一些加工原理上的误差。

1.2 加工机床产生的误差

机床是进行机械加工的重要平台和载体，刀具与工件间的相对运动是借助于机床来实现的，因此，机床的精度决定着机械加工的精度，如果加工机床在制造过程中存在误差，那么利用该机床进行的机械加工也存在着系统性误差。这种误差主要存在：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差三种误差形式。主轴回转误差主要是由于主轴进行转动过程中，轴向、径向等存在偏移，而导致加工误差。导轨误差是由于导轨基准等出现问题，从而使加工的部件出现误差。传动链是机床的重要组成机构，由于其组成元件较多，极易产生累加性系统误差，在传动绕路越长的情况下，这种误差越显著。

1.3 刀具与夹具产生的误差

刀具和夹具的相互配合十分重要，如果一方发生位移，或者是存在磨损的情况，都会对机械零部件的加工产生重大影响，进而造成机械加工的误差。对于一般刀具，如车刀、镗刀及铣刀等产生的制造误差，对机械零部件加工精度没有直接的影响；而对于定尺寸刀具，如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等的尺寸误差，直接影响被加工零件的尺寸精度；成形刀具，如成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等所产生的误差，主要影响被加工面的形状精度。同时，刀具的磨损将直接对工件与刀具的相对位置产生影响，从而造成工件尺寸误差。另外，保证工件相对机床刀具正确位置的夹具对工件的位置精度也有比较大的影响，而其磨损现象也会直接影响着工件定位的误差。

1.4 系统受力变形导致的误差

在进行机械加工的过程中，工艺加工系统如果相关的指标发生改变，可能会对零部件加工精度产生一定的影响，导致误差的产生。以切削为例，在加工过程中，当毛坯工件的形状、尺寸及材料表面硬度等存在较大误差时，会导致切削深度不断发生变化，切削力也会随之发生变化，以致工艺系统产生相应的变形，最终加工后的工件仍延续着与毛坯表面相近的尺寸误差。系统受力变形导致的误差最常表现在工件表面的误差上，主要体现在表面层材料的冷作硬化、金相组织变化与残余应力等方面。1.5 系统受热变形导致的误差

机械加工的过程，由于要进行车、铣、切、刨、磨等操作，各种操作过程中，刀具、部件与加工零部件之间会有相应的接触摩擦，都可能产生一定的热量，这些热量的积累，会导致一些部件产生变形，从而破坏加工件与刀具的运动关系和准确位置，最终产生误差。系统受热变形主要存在如：机床、刀具和工件的热变形，这些热变形都会对机械零部件的加工产生影响，导致误差的产生。加工精度是一项参照性的指标，是衡量加工零部件的相关参数的实际值与理想值相符的程度，其与加工误差是一对相反的指标，加工误差越小则加工精度越高。实际工作中，不存在没有误差的加工，只要误差在一定的范围之内，不影响加工精度是允许的。

2 机械加工精度控制对策

2.1 做好误差分析

为了有针对性地进行机械加工精度控制，首先要做好误差分析，笔者曾对精镗车床尾座孔，出现圆柱度误差（头大尾小）进行误差分析，具体步骤如下：一是进行调查、取样、测量，作直方图和x-R图，如图2所示。进一步进行分析无异常波动，但存在较大常值系统误差。

2.2 尺寸精度控制

尺寸精度控制是采取一定的措施，使零件加工表面与基准间的误差保持在一定的范围之内，从而减少相应的误差产生。可以通过定尺寸精度、试切、定程和边测量边加工等方法来进行尺寸精度控制。通过利用刀具的相应尺寸来确保加工精度，利用钻孔、铰孔、拉孔等加工方法，对零部件表面尺寸进行控制。同时，可以通过试切法，先期对加工件进行小部分的试切，根据测量结果进一步调整刀具及相关工具的位置，直至加工尺寸与加工精度要求相一致后，再进行全面加工，从而避免因尺寸精度把握不当，而产生误差，并造成材料浪费。在大批量进行加工过程中，由于受热损、磨损等因素的影响，一批工件加工后，将会产生积累性误差，因此，必须要进行抽样检验，发现精度出现偏差及时进行调整。同时，要加大边测量边加工的探索，对加工工件进行逐渐接近的尺寸把握和调整，直至加工尺寸达到要求时停止加工，从而获得较高的精度。

2.3 减少综合误差

针对上文分析的影响机械加工精度的主要因素，要综合施策，尽可能减少综合误差。对于一些加工原理误差，应当尽可能采用较为先进的模型进行加工。通常情况下，要先利用小块的加工工件进行试切，根据小规模加工的工件的误差，认真分析误差产生的原因，针对这些原因，进行归纳分析，制定相应的修偏措施，尽可能减少原始误差。在进行细长轴加工处理中，可以采取大走刀反向车削法，可以有效减少轴向切削力引起的弯曲变形，从而减小加工误差。在加工过程中，可以采取反向误差补偿的方法，抵消因为设备原始误差，从而提高加工精度。同时，可以采取转移原始误差的方法，转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等而产生的误差。比如对于磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不仅要靠机床主轴的回转精度来保证，而且要靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉，从而提高了加工精度。

3 结语

机械加工过程中存在误差是在所难免的，要认真分析可能引起误差的原因，有针对性地做好应对之策，从而实现对机械加工精度的有效控制，有利于提升机械装备制造的整体水平。

参考文献

[1] 夏玉华.关于典型工件加工定位误差的计算结果比较[J].安徽冶金科技职业学院学报，2014，（1）.

[2] 毛宏伟.浅析机械加工中误差产生的原因及提高加工精度的措施[J].电源技术应用，2013，（11）.

[3] LEE Mun-jae，LEE Choon-man.Development of analysis model for geometric error in turning processes

[J].Journal of Central South University of Technology，2011，（3）.

[4] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

作者简介：陈立刚（1983-），男（壮族），桂林电子科技大学机电工程学院助理工程师，研究方向：机械加工精度改进、机械加工设备改造。endprint

摘要：机械加工精度是衡量一个国家机械装备制造水平的重要指标，突出抓好机械加工精度控制，对于提高机械装备工业水平具有重要意义。文章分析了影响机械加工精度的主要因素，提出了机械加工精度控制的对策措施，为提升机械制造水平提供借鉴。

关键词：机械加工；精度控制；机械装备

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）27-0078-02

机械加工是装备制造业的重要支撑工序，机械加工技术水平决定着一个国家的装备制造实力。随着我国经济社会快速发展，我国已经成为世界上重要的装备制造大国，并不断朝着装备制造强国迈进。特别是随着我国经济实力的不断增强，对机械工业的需求越来越大，质量要求越来越高，机械加工精度是决定机械制造质量的重要指标，也是决定机械制造零部件制造质量的两个关键因素之一。决定机械零部件加工精度主要包括尺寸精度、几何形状精度及相互位置精度等，在进行机械加工的过程中，加强对以上三种精度的控制，可以有效避免精度出现偏差，影响零部件加工质量问题的发生，从而提高机械加工质量和水平。

1 影响机械加工精度的主要因素分析

1.1 加工原理产生的误差

加工原理误差是由于在加工原理上存在误差，从而对机械加工精度造成一定影响，通常情况下，由于一定的加工工艺方法需要有较为精准的刀具及相关的运动紧密相联，有时候这种关联很难利用精准的加工模型原理进行加工，而不得不采用相类似的原理进行加工，采用了相似的刀具轮廓，一定程度上会存在误差的产生。比如：在螺纹车削时，其导程中π系无理因子，根据相关的原理在进行齿轮等的选取时，往往会存在原理性误差。对于一些复杂的曲面加工，往往会采取使用一些近似的简单的刀具轮廓来代替，这也会产生一些加工原理上的误差。

1.2 加工机床产生的误差

机床是进行机械加工的重要平台和载体，刀具与工件间的相对运动是借助于机床来实现的，因此，机床的精度决定着机械加工的精度，如果加工机床在制造过程中存在误差，那么利用该机床进行的机械加工也存在着系统性误差。这种误差主要存在：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差三种误差形式。主轴回转误差主要是由于主轴进行转动过程中，轴向、径向等存在偏移，而导致加工误差。导轨误差是由于导轨基准等出现问题，从而使加工的部件出现误差。传动链是机床的重要组成机构，由于其组成元件较多，极易产生累加性系统误差，在传动绕路越长的情况下，这种误差越显著。

1.3 刀具与夹具产生的误差

刀具和夹具的相互配合十分重要，如果一方发生位移，或者是存在磨损的情况，都会对机械零部件的加工产生重大影响，进而造成机械加工的误差。对于一般刀具，如车刀、镗刀及铣刀等产生的制造误差，对机械零部件加工精度没有直接的影响；而对于定尺寸刀具，如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等的尺寸误差，直接影响被加工零件的尺寸精度；成形刀具，如成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等所产生的误差，主要影响被加工面的形状精度。同时，刀具的磨损将直接对工件与刀具的相对位置产生影响，从而造成工件尺寸误差。另外，保证工件相对机床刀具正确位置的夹具对工件的位置精度也有比较大的影响，而其磨损现象也会直接影响着工件定位的误差。

1.4 系统受力变形导致的误差

在进行机械加工的过程中，工艺加工系统如果相关的指标发生改变，可能会对零部件加工精度产生一定的影响，导致误差的产生。以切削为例，在加工过程中，当毛坯工件的形状、尺寸及材料表面硬度等存在较大误差时，会导致切削深度不断发生变化，切削力也会随之发生变化，以致工艺系统产生相应的变形，最终加工后的工件仍延续着与毛坯表面相近的尺寸误差。系统受力变形导致的误差最常表现在工件表面的误差上，主要体现在表面层材料的冷作硬化、金相组织变化与残余应力等方面。1.5 系统受热变形导致的误差

机械加工的过程，由于要进行车、铣、切、刨、磨等操作，各种操作过程中，刀具、部件与加工零部件之间会有相应的接触摩擦，都可能产生一定的热量，这些热量的积累，会导致一些部件产生变形，从而破坏加工件与刀具的运动关系和准确位置，最终产生误差。系统受热变形主要存在如：机床、刀具和工件的热变形，这些热变形都会对机械零部件的加工产生影响，导致误差的产生。加工精度是一项参照性的指标，是衡量加工零部件的相关参数的实际值与理想值相符的程度，其与加工误差是一对相反的指标，加工误差越小则加工精度越高。实际工作中，不存在没有误差的加工，只要误差在一定的范围之内，不影响加工精度是允许的。

2 机械加工精度控制对策

2.1 做好误差分析

为了有针对性地进行机械加工精度控制，首先要做好误差分析，笔者曾对精镗车床尾座孔，出现圆柱度误差（头大尾小）进行误差分析，具体步骤如下：一是进行调查、取样、测量，作直方图和x-R图，如图2所示。进一步进行分析无异常波动，但存在较大常值系统误差。

2.2 尺寸精度控制

尺寸精度控制是采取一定的措施，使零件加工表面与基准间的误差保持在一定的范围之内，从而减少相应的误差产生。可以通过定尺寸精度、试切、定程和边测量边加工等方法来进行尺寸精度控制。通过利用刀具的相应尺寸来确保加工精度，利用钻孔、铰孔、拉孔等加工方法，对零部件表面尺寸进行控制。同时，可以通过试切法，先期对加工件进行小部分的试切，根据测量结果进一步调整刀具及相关工具的位置，直至加工尺寸与加工精度要求相一致后，再进行全面加工，从而避免因尺寸精度把握不当，而产生误差，并造成材料浪费。在大批量进行加工过程中，由于受热损、磨损等因素的影响，一批工件加工后，将会产生积累性误差，因此，必须要进行抽样检验，发现精度出现偏差及时进行调整。同时，要加大边测量边加工的探索，对加工工件进行逐渐接近的尺寸把握和调整，直至加工尺寸达到要求时停止加工，从而获得较高的精度。

2.3 减少综合误差

针对上文分析的影响机械加工精度的主要因素，要综合施策，尽可能减少综合误差。对于一些加工原理误差，应当尽可能采用较为先进的模型进行加工。通常情况下，要先利用小块的加工工件进行试切，根据小规模加工的工件的误差，认真分析误差产生的原因，针对这些原因，进行归纳分析，制定相应的修偏措施，尽可能减少原始误差。在进行细长轴加工处理中，可以采取大走刀反向车削法，可以有效减少轴向切削力引起的弯曲变形，从而减小加工误差。在加工过程中，可以采取反向误差补偿的方法，抵消因为设备原始误差，从而提高加工精度。同时，可以采取转移原始误差的方法，转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等而产生的误差。比如对于磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不仅要靠机床主轴的回转精度来保证，而且要靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉，从而提高了加工精度。

3 结语

机械加工过程中存在误差是在所难免的，要认真分析可能引起误差的原因，有针对性地做好应对之策，从而实现对机械加工精度的有效控制，有利于提升机械装备制造的整体水平。

参考文献

[1] 夏玉华.关于典型工件加工定位误差的计算结果比较[J].安徽冶金科技职业学院学报，2014，（1）.

[2] 毛宏伟.浅析机械加工中误差产生的原因及提高加工精度的措施[J].电源技术应用，2013，（11）.

[3] LEE Mun-jae，LEE Choon-man.Development of analysis model for geometric error in turning processes

[J].Journal of Central South University of Technology，2011，（3）.

[4] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

作者简介：陈立刚（1983-），男（壮族），桂林电子科技大学机电工程学院助理工程师，研究方向：机械加工精度改进、机械加工设备改造。endprint

摘要：机械加工精度是衡量一个国家机械装备制造水平的重要指标，突出抓好机械加工精度控制，对于提高机械装备工业水平具有重要意义。文章分析了影响机械加工精度的主要因素，提出了机械加工精度控制的对策措施，为提升机械制造水平提供借鉴。

关键词：机械加工；精度控制；机械装备

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）27-0078-02

机械加工是装备制造业的重要支撑工序，机械加工技术水平决定着一个国家的装备制造实力。随着我国经济社会快速发展，我国已经成为世界上重要的装备制造大国，并不断朝着装备制造强国迈进。特别是随着我国经济实力的不断增强，对机械工业的需求越来越大，质量要求越来越高，机械加工精度是决定机械制造质量的重要指标，也是决定机械制造零部件制造质量的两个关键因素之一。决定机械零部件加工精度主要包括尺寸精度、几何形状精度及相互位置精度等，在进行机械加工的过程中，加强对以上三种精度的控制，可以有效避免精度出现偏差，影响零部件加工质量问题的发生，从而提高机械加工质量和水平。

1 影响机械加工精度的主要因素分析

1.1 加工原理产生的误差

加工原理误差是由于在加工原理上存在误差，从而对机械加工精度造成一定影响，通常情况下，由于一定的加工工艺方法需要有较为精准的刀具及相关的运动紧密相联，有时候这种关联很难利用精准的加工模型原理进行加工，而不得不采用相类似的原理进行加工，采用了相似的刀具轮廓，一定程度上会存在误差的产生。比如：在螺纹车削时，其导程中π系无理因子，根据相关的原理在进行齿轮等的选取时，往往会存在原理性误差。对于一些复杂的曲面加工，往往会采取使用一些近似的简单的刀具轮廓来代替，这也会产生一些加工原理上的误差。

1.2 加工机床产生的误差

机床是进行机械加工的重要平台和载体，刀具与工件间的相对运动是借助于机床来实现的，因此，机床的精度决定着机械加工的精度，如果加工机床在制造过程中存在误差，那么利用该机床进行的机械加工也存在着系统性误差。这种误差主要存在：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差三种误差形式。主轴回转误差主要是由于主轴进行转动过程中，轴向、径向等存在偏移，而导致加工误差。导轨误差是由于导轨基准等出现问题，从而使加工的部件出现误差。传动链是机床的重要组成机构，由于其组成元件较多，极易产生累加性系统误差，在传动绕路越长的情况下，这种误差越显著。

1.3 刀具与夹具产生的误差

刀具和夹具的相互配合十分重要，如果一方发生位移，或者是存在磨损的情况，都会对机械零部件的加工产生重大影响，进而造成机械加工的误差。对于一般刀具，如车刀、镗刀及铣刀等产生的制造误差，对机械零部件加工精度没有直接的影响；而对于定尺寸刀具，如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等的尺寸误差，直接影响被加工零件的尺寸精度；成形刀具，如成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等所产生的误差，主要影响被加工面的形状精度。同时，刀具的磨损将直接对工件与刀具的相对位置产生影响，从而造成工件尺寸误差。另外，保证工件相对机床刀具正确位置的夹具对工件的位置精度也有比较大的影响，而其磨损现象也会直接影响着工件定位的误差。

1.4 系统受力变形导致的误差

在进行机械加工的过程中，工艺加工系统如果相关的指标发生改变，可能会对零部件加工精度产生一定的影响，导致误差的产生。以切削为例，在加工过程中，当毛坯工件的形状、尺寸及材料表面硬度等存在较大误差时，会导致切削深度不断发生变化，切削力也会随之发生变化，以致工艺系统产生相应的变形，最终加工后的工件仍延续着与毛坯表面相近的尺寸误差。系统受力变形导致的误差最常表现在工件表面的误差上，主要体现在表面层材料的冷作硬化、金相组织变化与残余应力等方面。1.5 系统受热变形导致的误差

机械加工的过程，由于要进行车、铣、切、刨、磨等操作，各种操作过程中，刀具、部件与加工零部件之间会有相应的接触摩擦，都可能产生一定的热量，这些热量的积累，会导致一些部件产生变形，从而破坏加工件与刀具的运动关系和准确位置，最终产生误差。系统受热变形主要存在如：机床、刀具和工件的热变形，这些热变形都会对机械零部件的加工产生影响，导致误差的产生。加工精度是一项参照性的指标，是衡量加工零部件的相关参数的实际值与理想值相符的程度，其与加工误差是一对相反的指标，加工误差越小则加工精度越高。实际工作中，不存在没有误差的加工，只要误差在一定的范围之内，不影响加工精度是允许的。

2 机械加工精度控制对策

2.1 做好误差分析

为了有针对性地进行机械加工精度控制，首先要做好误差分析，笔者曾对精镗车床尾座孔，出现圆柱度误差（头大尾小）进行误差分析，具体步骤如下：一是进行调查、取样、测量，作直方图和x-R图，如图2所示。进一步进行分析无异常波动，但存在较大常值系统误差。

2.2 尺寸精度控制

尺寸精度控制是采取一定的措施，使零件加工表面与基准间的误差保持在一定的范围之内，从而减少相应的误差产生。可以通过定尺寸精度、试切、定程和边测量边加工等方法来进行尺寸精度控制。通过利用刀具的相应尺寸来确保加工精度，利用钻孔、铰孔、拉孔等加工方法，对零部件表面尺寸进行控制。同时，可以通过试切法，先期对加工件进行小部分的试切，根据测量结果进一步调整刀具及相关工具的位置，直至加工尺寸与加工精度要求相一致后，再进行全面加工，从而避免因尺寸精度把握不当，而产生误差，并造成材料浪费。在大批量进行加工过程中，由于受热损、磨损等因素的影响，一批工件加工后，将会产生积累性误差，因此，必须要进行抽样检验，发现精度出现偏差及时进行调整。同时，要加大边测量边加工的探索，对加工工件进行逐渐接近的尺寸把握和调整，直至加工尺寸达到要求时停止加工，从而获得较高的精度。

2.3 减少综合误差

针对上文分析的影响机械加工精度的主要因素，要综合施策，尽可能减少综合误差。对于一些加工原理误差，应当尽可能采用较为先进的模型进行加工。通常情况下，要先利用小块的加工工件进行试切，根据小规模加工的工件的误差，认真分析误差产生的原因，针对这些原因，进行归纳分析，制定相应的修偏措施，尽可能减少原始误差。在进行细长轴加工处理中，可以采取大走刀反向车削法，可以有效减少轴向切削力引起的弯曲变形，从而减小加工误差。在加工过程中，可以采取反向误差补偿的方法，抵消因为设备原始误差，从而提高加工精度。同时，可以采取转移原始误差的方法，转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等而产生的误差。比如对于磨削主轴锥孔保证其和轴颈的同轴度，不仅要靠机床主轴的回转精度来保证，而且要靠夹具保证。当机床主轴与工件之间用浮动联接以后，机床主轴的原始误差就被转移掉，从而提高了加工精度。

3 结语

机械加工过程中存在误差是在所难免的，要认真分析可能引起误差的原因，有针对性地做好应对之策，从而实现对机械加工精度的有效控制，有利于提升机械装备制造的整体水平。

参考文献

[1] 夏玉华.关于典型工件加工定位误差的计算结果比较[J].安徽冶金科技职业学院学报，2014，（1）.

[2] 毛宏伟.浅析机械加工中误差产生的原因及提高加工精度的措施[J].电源技术应用，2013，（11）.

[3] LEE Mun-jae，LEE Choon-man.Development of analysis model for geometric error in turning processes

[J].Journal of Central South University of Technology，2011，（3）.

[4] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

作者简介：陈立刚（1983-），男（壮族），桂林电子科技大学机电工程学院助理工程师，研究方向：机械加工精度改进、机械加工设备改造。endprint