浅析机械加工精度的影响因素及提高措施

2014-10-31

中国新技术新产品 2014年18期

（山东科技大学机电学院，山东青岛 266510）

浅析机械加工精度的影响因素及提高措施

刘坤华王庆张超于洪绪

（山东科技大学机电学院，山东青岛 266510）

机械加工的精度控制，对机械正常运转起着至关重要的作用。而在实际操作过程中，由于诸多因素的影响，加工精度并不能够得到百分百的精确，一些误差是不可避免的。如何使机械加工精度达到一个理想的程度，是目前机械加工企业所要考虑的一个重要问题。本文就对机械加工精度的一些影响因素加以分析，并提出合理的控制措施。

机械加工；精度控制；提高精度；措施

一、机械加工精度

机械加工精度是指工件在机械加工之后的实际集合参数与零件原设计图纸所规定的理想值符合程度的一个指标。通常情况下，加工精度包括位置精度、尺寸精度以及形状精度。我国各行业在经济发展的催动下，对机械零件的加工的质量要求也越来越高。机械零件的加工质量，包括机械加工精度和表面质量两个方面的要求。通常设计人员会根据零件的具体使用要求来规定零部件的加工精度，并采取适当的工艺方法来对误差范围加以控制。通过精度的控制，一方面可以提高生产效率，另一方面也可以降低加工的成本，提高工件使用寿命。

1 影响加工精度的原始误差

在零件加工过程中，刀具和工件安装在机床和夹具上，工件、机床、道具和夹具共同组成了一个完整的工艺系统。原始误差是由在工件与刀具切削过程中，其相互位置发生了一定的变动造成的。工艺系统中的误差也是造成零件加工误差的原始根源。根据加工操作的顺序，可将原始误差分为以下三类：

（1）加工前的误差：这类误差主要是加工设计原理出现了误差，以及后期的调整误差、机床夹具、工件装夹和道具制造出现的误差。

（2）加工中的误差：在加工过程中出现的误差，主要包括工艺系统受力和系统受热产生变形对加工精度产生的误差。

（3）加工后的误差：主要是指残余应力所引起的变形。残余应力又称作为内应力，是指当外部的荷载去除后，仍然存在工件内部的应力。它是因为在对工件进行热加工或冷加工时，由于金属内部结构发生了变化所产生的。

2 机械加工误差的分类

从误差是否与切削的状态有关系，可将加工误差分为静态误差与切削状态误差。其次，凡是误差的方向与大小都在掌握或知晓范围内统称为系统误差。不能够完全掌握的误差可归为随机误差。

二、影响机械加工精度的因素

在实际操作中，影响机械加工精度的因素有很多种，具体来说，可以总结分为以下几个方面。

1 加工原理产生的误差

加工原理出现的误差，是指在使用近似的成型运动或切削刀轮廓时，对机械加工所产生的一定误差。就以滚齿加工时所用的齿轮滚刀为例，一般情况下存在着两种不同类型的误差。第一，由于在制造时，存在一定的难度，通过阿基米德基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆，就很容易会出现切削刀齿廓类似造形的误差。另一方面，由于滚刀的刀齿数量对加工也有一定的影响。而在实际生产操作过程中就会出现一条折线齿形，理论上来说应该是一条光滑的渐开线，因此在应用过程中就会出现误差。

2 刀具与夹具所存在的误差

刀具和夹具是实际加工过程中所涉及到的尤为重要的加工工具。因此对机械加工的质量和精度都会有很大的影响。通常情况下，刀具与夹具的不同，所带来的精度影响也有所不同。例如，定尺寸的刀具会对加工零件的尺寸带来直接的影响，成形刀具会对零件的加工面带来影响。如果刀具出现磨损，也会将被加工面的位置发生改变。除此之外，刀具的尺寸和热容量如果较小，在实际操作中就会产生巨大的温升，进而造成加工误差。

夹具对机械加工精度的影响，主要是夹具的位置是否正确。如果夹具的定位、安装以及分度出现误差，那么也会对工件的定位造成一定的影响。部件较容易发生形变。

3 主轴回转产生的误差

当主轴几段轴颈的同轴度或轴承之间的同轴度等出现了误差，就很容易让主轴产生径向回转，从而导致误差的发生。当主轴的轴肩端面和轴承的承载端面在主轴的回转轴线有垂直度误差时，就会发生轴向窜动的情况。这种误差会对加工零件的垂直度以及平面度等方面造成巨大的影响。

三、提高机械加工精度的措施

根据实际应用过程中，产生误差的因素分析，改善机械工件加工质量的方法有很多种，笔者结合实际工程经验以及文献参考提出以下几点行之有效的建议。

1 直接缩小误差法

对误差的直接缩小与控制是现实中采用最为普遍的方法，它通过查出出现误差的原因，再去积极的寻找解决这一问题的办法。就以细长轴的车削来说，由于长期收到热与外力的影响，往往在加工过程中会出现弯曲变形的现象。根据这一原因，在加工过程中可以使用反向切削法，并在销刀的顶尖处加上弹簧，就可以降低热伸长的发生概率。

2 误差补偿法

误差补偿法，也可以说是一种人为的误差。通过人为误差对加工过程中已经出现的误差进行矫正，从而达到抵消消除原始误差的目的。例如，在原始误差变现为负值时，我们可以将人为误差取值为正值。通过这两种误差的综合，便可以有效的提高加工精度。

3 转移原始误差法

通俗来说，转移误差法的原理是将工艺系统中的几何误差、受力变形或热变形进行转移。转移的方法也有很多种，具体根据实际操作中的情况加以采用。

4 就地加工法

就地加工法，也可称作为自身加工修配法。是指在机械加工过程中，对某些重要表面在装配之前不进行精加工，待装配之后，再在自身机床上对这些表面作精加工。在加工和装配过程中，产生的误差往往会牵扯到零件或者部件之间的相互关系，这种影响关系非常复杂，如果只是盲目的提高零部件本身的精度，非常困难。而利用这种方法便可以行之有效的解决。